LỜI CAM ĐOAN - TaiLieu.VN

Niên Luận 1: Khảo sát ứng dụng module cảm biến PIR SV: ĐẶNG VŨ MINH DŨNG MSSV:1090915

GVHD: DƯƠNG THÁI BÌNH Trang 1

LỜI CAM ĐOAN

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã giúp con

người chúng ta rất nhiều. Với việc thiết kế các hệ thống tự động sẽ giúp ít con

người nhiều hơn trong công việc hằng ngày. Vì vậy em chọn đề tài này để

làm niên luận cho mình.

Trong quá trình thực hiện đề tài, có thể còn nhiều thiếu sót do kiến thức

hạn chế nhưng những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những

hiểu biết và thành quả của em đạt được dưới sự giúp đỡ của giảng viên hướng

dẫn là thầy Dương Thái Bình.

Em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo

niên luận này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào.

Nếu không đúng sự thật, em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường.

Cần Thơ, ngày 11 tháng 11 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Đặng Vũ Minh Dũng



MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ............................................................................................................................................. 3

TỔNG QUAN ............................................................................................................................................ 3

1. ĐẶT VẤN ĐỀ TÀI ........................................................................................................................ 3

2. MỤC ĐÍCH VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT ....................................................................................... 3 2.1 Mục đích .....................................................................................................................3 2.2 Hướng giải quyết ......................................................................................................3

CHƯƠNG 2: ............................................................................................................................................. 4

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................................................ 4

1. TÌM HIỂU CẤU TẠO CỦA MODULE CẢM BIẾN PIR ............................................................... 4 1.1. Tìm hiểu về cảm biến PIR .......................................................................................4 1.2. Cấu tạo của cảm biến PIR .......................................................................................4 1.3. Tìm hiểu module cảm biến PIR ..............................................................................7 1.4. Cấu tạo chung và mạch nguyên lý của module cảm biến PIR ........................8 1.5. Thiết bị hội tụ tia nhiệt cho module cảm biến PIR ........................................... 10

2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MODULE CẢM BIẾN PIR ................................................. 11 2.1. Môi trường hoạt động của cảm biến PIR ........................................................... 11 2.2. Nguyên tắc hoạt động của module cảm biến PIR ............................................ 11 2.3. Các thông số cơ bản của module cảm biến PIR .............................................. 14

3. MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG VỚI CẢM BIẾN PIR ....................................................................... 15 3.1. Ghép nối module cảm biến PIR với relay .......................................................... 15 3.2. Ghép nối module cảm biến PIR với transistor.................................................. 16 3.3. Ghép nối với các họ vi điều khiển....................................................................... 17

4. MỘT SỐ YÊU CẦU KHI SỬ DỤNG .......................................................................................... 18

CHƯƠNG 3: ........................................................................................................................................... 18

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................................................. 18

1. CÁC ỨNG DỤNG TRONG CUỘC SỐNG HẰNG NGÀY CỦA MODULE CẢM BIẾN PIR .. 18

2. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ỨNG DỤNG ............................................................................ 18 2.1 Hệ thống chiếu sáng tự động .............................................................................. 18 2.2 Hệ thống điều khiển quạt tự động ...................................................................... 19 2.3 Hệ thống camera quan sát tự động .................................................................... 19 2.4 Hệ thống chống trộm đơn giản ........................................................................... 19 2.5 Các hệ thống kết hợp ứng dụng khác................................................................ 20

3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ............................................................................................................... 20

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................................................................... 21

1. KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 21

2. ĐỀ NGHỊ ...................................................................................................................................... 21

PHỤ LỤC A: RELAY .............................................................................................................................. 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................................... 23



CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1. ĐẶT VẤN ĐỀ TÀI

Cuộc sống của chúng ta tồn tại cùng lúc với nhiều thực thể vật lý, những thứ chúng ta nhận biết được như là các vận động cơ học, tác dụng của nhiệt, của ánh sáng, của âm thanh, mùi vị,.... Nhằm mục đích giúp con người nhận biết rõ hơn các vận động trên cũng như nghiên cứu ra các thiết bị giúp ích cho con người trong cuộc sống, người ta đã nghiên cứu ra các loại cảm biến (Sensor). Cảm biến (Sensor) là thiết bị điện tử cảm nhận những thay đổi từ môi trường bên ngoài và biến đổi thành các tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị khác. Ngày nay có rất nhiều loại cảm biến (Sensor) đã được tạo ra, như cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại,.... Trong niên luận này sẽ khảo sát và tìm hiểu loại sensor dùng phát hiện các vật thể nóng có chuyển động ngang, quen gọi là PIR motion detector. Yêu cầu đặt ra: nghiên cứu khảo sát và tìm hiểu các ứng dụng của module cảm biến PIR.

2. MỤC ĐÍCH VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT

2.1 Mục đích

Việc nghiên cứu và khảo sát ứng dụng của Module PIR sẽ giúp chúng ta tạo ra các ứng dụng của nó vào cuộc sống hằng ngày, nhằm giúp ích cho con người! Với module cảm biến PIR chúng ta sẽ tạo thành các công tắc tự động thông minh, giúp tự động hóa các thiết bị gia đình và có thể xây dựng các hệ thống thông minh hữu ích.

2.2 Hướng giải quyết

Tìm hiểu về cấu tạo và công dụng của module cảm biến PIR, xây dựng các mạch điện ứng dụng sử dụng cùng với module cảm biến PIR.



CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. TÌM HIỂU CẤU TẠO CỦA MODULE CẢM BIẾN PIR

1.1. Tìm hiểu về cảm biến PIR

PIR là viết tắt của chữ 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 có nhiệt độ. Trong các cơ thể sống như con người chúng ta luôn 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 không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn nhiệt phát ra từ bên ngoài, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người, con vật...

Hình 1

1.2. Cấu tạo của cảm biến PIR



Hình 2

Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng tạo ra từ các xao động của các phân tử, đó là các chuyển động hỗn loạn, không trật tự. Từ các xao 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 ổn định 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 các vật thể phát ra tia nhiệt, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.

Dựa vào ý tưởng trên người ta dùng vật liệu pyroelectric để làm cảm biến dò 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 và dùng tín hiệu điện này để tạo ra các ứng dụng, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại tín hiệu. (Hình 3)

Hình 3



Từ nguyên tắc trên người ta tạo ra cảm biến PIR bằng cách gắn 2 cảm ứng pyroelectric tia nhiệt nằm ngang và được nối vào cực Gate của một transistor FET để khuếch đại tín hiệu điện, có 3 ngõ ra, chân 1 (Drain) nối nguồn Vcc, chân 2 (Source) tín hiệu output ngõ ra của cảm biến, chân 3 (Ground) nối mass. Ngoài ra phía trên 2 cảm ứng pyroelectric tia nhiệt người ta gắn thêm một tấm kính để lọc lấy tia nhiệt (tia hồng ngoại). Và có dạng như (Hình 4).

Hình 4



1.3. Tìm hiểu module cảm biến PIR

Hình 5

Hình 6

Phía trên (Hình 5 và Hình 6) là hình ảnh của 1 module cảm biến PIR. Module cảm biến PIR này là một mạch điện được tích hợp bao gồm cảm biến PIR các mạch chức năng như mạch khuếch đại, mạch so sánh và mạch đình thời tất cả các khối được thiết kế thành một mạch hoàn chỉnh. Mạch có 3 chân để kết nối gồm một chân nối nguồn, một chân nối mass và một chân output tín hiệu ngõ ra.



1.4. Cấu tạo chung và mạch nguyên lý của module cảm biến PIR

Hình 7

Cấu tạo của module cảm biến PIR gồm các khối: cảm biến PIR, khối khuếch đại tín hiệu, khối so sánh, khối định thời delay và tín hiệu được đưa ra công tắt tự động để điều khiển các thiết bị khác. Được mô tả hình dưới đây: Hình 8

Hình 8

Người ta đã thiết kế ra một loại IC được tích hợp tất cả các khối trên vào đó, IC có tên là BISS0001. IC BISS0001 có 16 chân và có hình dạng như (Hình 9)



Hình 9

Đây là bảng chức năng của từng chân IC BISS0001 (Hình 10)

Hình 10 Cấu tạo bên trong IC BISS0001 (Hình 11)

Hình 11



Sơ đồ tương đương của module cảm biến PIR (Hình 12)

Hình 12

Đây là mạch điện của module cảm biến PIR (Hình 12) bao gồm có ngõ vào là cảm biến PIR, qua khối xử lí BISS0001 và được tín hiệu ngõ ra Output, tín hiệu ngõ ra này được biến thành tín hiệu số có thể giao tiếp với các thiết bị số khác. Mạch trên ngõ ra được mắc thêm cảm khối công tắc transistor và relay 12Volt.

1.5. Thiết bị hội tụ tia nhiệt cho module cảm biến PIR

Các tia nhiệt phát ra từ các vật thể sống rất yếu và rất phân tán, để tăng độ rộng cho đầu dò cũng như hội tụ các tia nhiệt lại đúng vào vị trí của cảm biến PIR, người ta dùng kính Fresnel (Hình 13 ) để chụp lên đầu cảm biến PIR. Đồng thời cũng giúp cho cảm biến tránh được các tia tử ngoài từ môi trường bên ngoài chiểu vào đầu cảm biến.

Hinh 13

Documents

LỜI CAM ĐOAN - TaiLieu.VN