Do an Duc 4

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH..................................................................................4

DANH SÁCH CÁC BẢNG.................................................................................6

LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN...................................................8

1.1 Khái niệm và phân loại cảm biến:...................................................................8

1.1.1 Khái niệm:....................................................................................................8

1.1.2 Phân loại cảm biến.......................................................................................8

1.2 Đường cong chuẩn của cảm biến....................................................................9

1.2.1 Khái niệm.....................................................................................................9

1.2.2 Phương pháp chuẩn cảm biến.....................................................................10

1.2.2.1 Chuẩn đơn giản.......................................................................................11

1.2.2.2 Chuẩn nhiều lần......................................................................................11

1.3 Các đặc trưng cơ bản.....................................................................................12

1.3.1 Độ nhạy của cảm biến................................................................................12

1.3.2 Độ nhạy trong chế độ tĩnh và tỷ số chuyển đổi tĩnh..................................13

1.3.3 Độ nhạy trong chế độ động........................................................................13

1.4 Độ tuyến tính................................................................................................14

1.4.1 Khái niệm...................................................................................................14

1.4.1.1 Đường thẳng tốt nhất...............................................................................15

1.4.1.2 Độ lệch tuyến tính...................................................................................15

1.4.2 Sai số và độ chính xác...............................................................................16

1.4.3 Độ nhanh và thời gian hồi áp....................................................................17

1.4.4 Giới hạn sử dụng của cảm biến..................................................................18

1.5 Nguyên lý chung chế tạo cảm biến...............................................................19

1.5.1 Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực..................................................19

1.5.2 Hiệu ứng nhiệt điện....................................................................................20

1.5.2.1 Hiệu ứng hoả điện...................................................................................20

SV: Đỗ Huy Đức – Điện tử 4 – K2

1


1.5.2.2 Hiệu ứng áp điện.....................................................................................21

15.2.3Hiệu ứng cảm ứng điện từ.........................................................................21

1.5.2.4 Hiệu ứng quang điện...............................................................................22

1.5.2.5 Hiệu ứng quang - điện - từ......................................................................22

1.5.2.6 Hiệu ứng Hall..........................................................................................23

1.5.3 Nguyên tắc chế tạo cảm biến thụ động.....................................................23

1.6 Mạch đo.........................................................................................................24

1.6.1 Sơ đồ mạch đo............................................................................................24

1.6.2 Một số phần tử cơ bản của mạch đo...........................................................26

1.6.2.1 Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT)..........................................................26

1.6.2.2 Bộ khuếch đại đo lường IA....................................................................26

1.6.2.3 Khử điện áp lệch......................................................................................27

CHƯƠNG 2: CƠ CẤU HIỂN THỊ..................................................................30

2.1 Vi điều khiển.................................................................................................30

2.1.1 Tổng quan về 8051.....................................................................................30

2.1.2 Vi điều khiển AT89S52..............................................................................31

2.1.2.1 Giới thiệu chung......................................................................................31

2.1.2.2 Cấu trúc bên trong vi điều khiển.............................................................35

2.1.2.3 Hoạt động định thời của AT89S52..........................................................35

2.1.2.4 Các thanh ghi của bộ định thời................................................................36

2.1.2.5 Các chế độ định thời của timer 1 và timer 0............................................39

2.1.2.6 Tổ chức ngắt của AT89S52.....................................................................39

2.2 Hiển thị nhiệt độ bằng LCD..........................................................................43

2.2.1 Phân loại LCD............................................................................................43

2.2.2 Giới thiệu sơ đồ chân LCD........................................................................43

2.2.3 Khả năng hiển thị của LCD........................................................................45

2.2.4 Nguyên tắc hiển thị kí tự trên LCD............................................................47

2.3 Giao tiếp với bộ hiển thị tương tự - số (ADC)..............................................48

2.3.1 Giới thiệu về ADC......................................................................................48


2


2.3.2 Tìm hiểu về ADC 0804.............................................................................48

CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

MẠCH NGUYÊN LÝ.......................................................................................51

3.1 Cảm biến đo nhiệt độ.....................................................................................51

3.1.1 Phân loại cảm biến nhiệt..........................................................................51

3.1.2 Cặp nhiệt điện ( Thermocouples )..............................................................51

3.1.3 Thermistor..................................................................................................52

3.1.4 Bán dẫn.......................................................................................................53

3.1.5 Nhiệt kế bức xạ ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer ).......................................55

3.1.6 Cảm biến nhiệt độ LM35............................................................................56

3.2 Cảm biến chuyển động..................................................................................57

3.2.1 PIR..............................................................................................................57

3.2.1.1 Cấu tạo ,nguyên lý đầu dò PIR................................................................57

3.2.2 Kính hội tụ..................................................................................................61

3.2.3 Một số mạch ứng dụng...............................................................................62

3.2.4 Các sơ đồ mạch điện tham khảo.................................................................66

CHƯƠNG 4: THI CÔNG MÔ HÌNH..............................................................72

4.1 Sơ đồ nguyên lý.............................................................................................72

KẾT LUẬN........................................................................................................74

tài lIỆU THAM KHẢo........................................................................................75


3


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1. 1 Đường cong chuẩn cảm biến...............................................................10

Hình 1. 2 Phương pháp chuẩn cảm biến.............................................................11

Hình 1. 3 Xác định các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ quá độ..............18

Hình 1. 4 Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện....................................................................20

Hình 1. 5 Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện...............................................................21

Hình 1. 6 Ứng dụng hiệu ứng áp điện..................................................................21

Hình 1. 7 Ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ...................................................22

Hình 1. 8 Ứng dụng hiệu ứng quang – điện- từ...................................................22

Hình 1. 9 Ứng dụng hiệu ứng Hall.....................................................................23

Hình 1. 10 Sơ đồ mạch đo nhiệt độ băng cặp nhiệt.............................................25

Hình 1. 11 Mạch đo điện thế bề mặt...................................................................25

Hình 1. 12 Sơ đồ bộ khuếch đại thuật toán.........................................................26

Hình 1. 13 Sơ đồ bộ khuếch đai đo lường gồm ba KDTT ghép nối điện trở......27

Hình 1. 14 Sơ đồ mạch khử điện áp lệch............................................................28

Hình 1. 15 Mạch lặp lại điện áp..........................................................................28

Hình 1. 16 Sơ đồ mạch cầu.................................................................................29

Hình 2. 1 Cấu trúc bên trong vi điều khiển..................................................................30

Hình 3. 1 Cặp nhiệt điện......................................................................................52

Hình 3. 2 thermistor.............................................................................................53

Hình 3. 3 Bán dẫn................................................................................................54

Hình 3. 4 Cảm biến nhiệt độ LM35.....................................................................56

Hình 3. 5 Đầu dò PIR..........................................................................................57

Hình 3. 6 Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau.......................58

Hình 3. 7 Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt. . .59

Hình 3. 8 Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại.................59

Hình 3. 9 Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt...........................60


4


Hình 3. 10 Kính hội tụ.........................................................................................61

Hình 3. 11 kính Fresnel.......................................................................................62

Hình 3. 12 Mạch điện điển hình dùng cho đầu dò PIR.......................................63

Hình 3. 13 Sơ đồ nguyên lý IC LM324...............................................................64

Hình 3. 14 Mạch đa hài 2 tầng............................................................................65

Hình 3. 15 Mạch tắt mở đèn bằng đầu dò PIR (Dùng TRIAC, nguồn vào AC...66

Hình 3. 16 Mạch tắt mở đèn bằng đầu dò PIR (dùng relay, nguồn vào AC)......68

Hình 3. 17 Mạch cảm biến chuyển động.............................................................69

Hình 3. 18 Mạch dò PIR phát hiện người vật di chuyển ngang..........................70

Hình 3. 19 Mạch tắt mở đèn theo cảm ứng nguồn nhiệt di động........................71

Hình 3. 20 Mạch dò di động dùng đầu dò PIR....................................................71

Hình 3. 21 Sơ đồ nguyên lý.................................................................................72


5


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1. 1 Phân loại cảm biến............................................................................................9

Bảng 2. 1 Bảng đặc tính của 8051 đầu tiên………………………….………... .31

Bảng 2. 2 chức năng riêng................................................................................................33

Bảng 2. 3 Thanh ghi TMOD............................................................................................37

Bảng 2. 4 Thanh ghi TCON.............................................................................................38

Bảng 2. 5 Thanh ghi IE.....................................................................................................40

Bảng 2. 6 Giới thiệu sơ đồ chân LCD...........................................................................44

Bảng 2. 7 nội dung hiển thị..............................................................................................45

Bảng 2. 8 Tập lệnh của LCD...........................................................................................46

Lời Nói đầu

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới trên nhiều mặt thì

khoa học công nghệ nói chung và nghành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng

cũng đã 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


6


hoạt động ổn định là những yếu tố cần thiết làm cho hoạt động của con người

đạt hiệu quả cao

Đã từ lâu các bộ cảm biến được sử dụng như những bộ phận 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.

Vì ứng dụng của chúng lớn vậy, nên có thể nói việc tìm hiểu về các loại

cảm biến, cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động của chúng là rất quan trọng.

Hiện nay vấn đề tự động hóa trong công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay

và nâng cao năng suất lao động là một trong những đề tài được các bạn sinh

viên,các thầy cô ở những trường kĩ thuật quan tâm và nghiên cứu nhiều

nhất.Chính vì vậy em đã chọn đề tài : “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN,ỨNG

DỤNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH” cho báo cáo thực tập

tốt nghiệp của mình.

Nội dung báo cáo này gồm 4 chương:

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

CHƯƠNG 2 : CƠ CẤU HIỂN THỊ

CHƯƠNG 3 : CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH

CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MÔ HÌNH

Dù rất cố gắng khi thực hiện luận văn này nhưng chắc chắn không

tránh khỏi những thiếu sót,rất mong đón nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý

thầy cô và các bạn.Xin trân thành cảm ơn.


7


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

1.1 Khái niệm và phân loại cảm biến:

1.1.1 Khái niệm:

Cảm biến là thiết 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.

Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt

độ, áp suất...) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất

điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin

cho phép xác định giá trị của đại lượng đo. Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng

cần đo (m):

s=F(m)

Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến,

(m) là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo).

Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m).

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 chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích.


8


Hiện tượng Chuyển đổi đáp ứng và kích thích

Vật lý Nhiệt điện

Quang điện

Quang từ

Điện từ

Quang đàn hồi

Từ điện

Nhiêt từ…

Hóa học Biến đổi hóa học

Biến đổi điện hóa

Phân tích phổ..

Sinh học Biến đổi sinh hóa

Biến đổi vật lý

Hiệu ứng trên cơ thể sống

Bảng 1. 1 Phân loại cảm biến

1.2 Đường cong chuẩn của cảm biến

1.2.1 Khái niệm

Đường cong chuẩn cảm biến là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc

của đại lượng điện (s) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (m)

ở đầu vào. Đường cong chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng

s = F(m ) , hoặc bằng đồ thị như hình sau:


9


Hình 1. 1 Đường cong chuẩn cảm biến

a. Dạng đường cong chuẩn

b. Đường cong chuẩn của cảm biến tuyến tính

Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá trị mi

chưa biết của m thông qua giá trị đo được si của s.

Để dễ sử dụng, người ta thường chế tạo cảm biến có sự phụ thuộc

tuyến tính giữa đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào, phương trình s= F(m)

có dạng s = am +b với a, b là các hệ số, khi đó đường cong chuẩn là đường

thẳng

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 điện ở đầu ra và giá trị m của đại lượng đo có

tính đến các yếu tố ảnh hưởng, trên cơ sở đó xây dựng đường cong chuẩn

dưới 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.


10


Hình 1. 2 Phương pháp chuẩn cảm biến

1.2.2.1 Chuẩn đơn giản

Trong trường hợp đại lượng đo chỉ có một đại lượng vật lý duy nhất tác

động lên một đại lượng đo xác định và cảm biến sử dụng không nhạy với tác

động của các đại lượng ảnh hưởng, người ta dùng phương pháp chuẩn đơn

giản. Thực chất của chuẩn đơn giản là đo các giá trị của đại lượng đầu ra ứng

với các giá xác định không đổi của đại lượng đo ở đầu vào. Việc chuẩn được

tiến hành theo hai cách:

- Chuẩn trực tiếp: các giá trị khác nhau của đại lượng đo lấy từ các

mẫu chuẩn hoặc các phần tử so sánh có giá trị biết trước với độ chính xác cao.

- Chuẩn gián tiếp: kết hợp cảm biến cần chuẩn với một cảm biến so

sánh đã có sẵn đường cong chuẩn, cả hai được đặt trong cùng điều kiện làm

việc. Khi tác động lên hai cảm biến với cùng một giá trị của đại lượng đo ta

nhận được giá trị tương ứng của cảm biến so sánh và cảm biến cần chuẩn. Lặp

lại tương tự với các giá trị khác của đại lượng đo cho phép ta xây dựng được

đường cong chuẩn của cảm biến cần chuẩn.

1.2.2.2 Chuẩn nhiều lần

Khi cảm biến có phần tử bị trễ (trễ cơ hoặc trễ từ), giá trị đo được ở

đầu ra phụ thuộc không những vào giá trị tức thời của đại lượng cần đo ở đầu

vào mà còn phụ thuộc vào giá trị trước đó của của đại lượng này. Trong

trường hợp như vậy, người ta áp dụng phương pháp chuẩn nhiều lần và tiến

hành như sau:


11


- Đặt lại điểm 0 của cảm biến: đại lượng cần đo và đại lượng đầu ra

có giá trị tương ứng với điểm gốc, m=0 và s=0.

- Đo giá trị đầu ra theo một loạt giá trị tăng dần đến giá trị cực đại

của đại lượng đo ở đầu vào.

- Lặp lại quá trình đo với các giá trị giảm dần từ giá trị cực đại.

Khi chuẩn nhiều lần cho phép xác định đường cong chuẩn theo cả hai

hướng đo tăng dần và đo giảm dần.

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 đầu vào

Δm có sự liên hệ tuyến tính

Δs = S.Δm

Đại lượng S xác định bởi biểu thức S=s/m được gọi là độ nhậy của cảm biến

Trong trường hợp tổng quát, biểu thức xác định độ nhậy S của cảm biến xung

quanh giá trị mi của đại lườn đo xác định bởi tỷ số giữa biến thiên S của đại

lượng đầu ra và biến thiên m tương ứng của đại lượng đo ở đầu vào quanh giá

trị đó

Để phép đo đạt độ chính xác cao, khi thiết kế và sử dụng cảm biến cần làm

sao cho độ nhạy S của nó không đổi, nghĩa là ít phụ thuộc nhất vào các yếu tố


12


sau:

Giá trị của đại lượng cần đo m và tần số thay đổi của nó.

Thời gian sử dụng.

ảnh hưởng của các đại lượng vật lý khác (không phải là đại lượng đo) của

môi trường xung quanh.

Thông thường nhà sản xuất cung cấp giá trị của độ nhạy S tương ứng với

những điều kiện làm việc nhất định của cảm biến.

1.3.2 Độ nhạy trong chế độ tĩnh và tỷ số chuyển đổi tĩnh

Đường chuẩn cảm biến, xây dựng trên cơ sở đo các giá trị si ở đầu ra

tương ứng với các giá trị không đổi mi của đại lượng đo khi đại lượng này

đạt đến chế độ làm việc danh định được gọi là đặc trưng tĩnh của cảm biến.

Một điểm Qi(mi,si) trên đặc trưng tĩnh xác định một điểm làm việc của cảm

biến ở chế độ tĩnh.

Trong chế độ tĩnh, độ nhạy S xác định theo công thức (1.3) chính là

độ đốc của đặc trưng tĩnh ở điểm làm việc đang xét. Như vậy, nếu đặc trưng

tĩnh không phải là tuyến tính thì độ nhạy trong chế độ tĩnh phụ thuộc điểm làm

việc.

Đại lượng ri xác định bởi tỷ số giữa giá trị si ở đầu ra và giá trị mi ở

đầu vào được gọi là tỷ số chuyển đổi tĩnh:

Từ (1.4), ta nhận thấy tỷ số chuyển đổi tĩnh ri không phụ thuộc vào

điểm làm việc Qi và chỉ bằng S khi đặc trưng tĩnh là đường thẳng đi qua gốc

toạ độ.

1.3.3 Độ nhạy trong chế độ động

Độ nhạy trong chế độ động được xác định khi đại lượng đo biến thiên

tuần hoàn theo thời gian.


13


Giả sử biến thiên của đại lượng đo m theo thời gian có dạng:

m(t) = m 0 + m1 cos ωt

Trong đó m0 là giá trị không đổi,m1 là biên độ, là tần số góc của biến

thiên đại lượng đo.Ở đầu ra của cảm biến, S có dạng:

s(t) = s0 + s1 cos(ωt + ϕ)

Trong đó

S là giá trị không đổi tương ứng với m0 xác định điểm làm việc q0 trên

đường cong chuẩn ở chế độ tĩnh

S1 là biên độ biến thiên ở đầu ra do thành phần biến thiên của đại lượng

đo gây ra

Φ là độ lệch pha giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu ra

Trong chế độ động độ nhậy S của cảm biến được xác định bởi tỷ số giữa

biên độ của đầu ra s1 và biến thiên của biến thiên đầu vào m1 ứng với điểm làm

việc được xét q0, theo công thức:

Độ nhậy trong chế độ động phụ thuộc vào tần số đại lượng đo S=S(f)

Sự biến thiên độ nhậy theo tần số có nguồn gốc là do quán tính cơ, nhiệt, điện

của đầu đo, tức là của cảm biến và các thiết bị phụ trợ chúng không thể cung

cấp tức thời tín hiệu điện theo kịp biến thiên của đại lượng đo. Bởi vậy khi xét

sự hồi đáp có phụ thuộc vào tần số cần phải xem xét sơ đồ mạch đo của cảm

biến một cách tổng thể.

1.4 Độ tuyến tính

1.4.1 Khái niệm

Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu

trong dải chế độ đó, độ nhạy không phụ thuộc vào đại lượng đo.


14


Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính chính là sự không phụ thuộc của độ nhạy

của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo, thể hiện bởi các đoạn thẳng trên

đặc trưng tĩnh của cảm biến và hoạt động của cảm biến là tuyến tính chừng nào

đại lượng đo còn nằm trong vùng này.

Trong chế độ động, độ tuyến tính bao gồm sự không phụ thuộc của độ nhạy ở

chế độ tĩnh S(0) vào đại lượng đo, đồng thời các thông số quyết định sự hồi đáp

(như tần số riêng f0 của dao động không tắt, hệ số tắt dần ξ cũng không phụ

thuộc vào đại lượng đó).

Nếu cảm biến không tuyến tính, người ta đưa vào mạch đo các thiết bị

hiệu chỉnh sao cho tín hiệu điện nhận được ở đầu ra tỉ lệ với sự thay đổi của

đại lượng đo ở đầu vào. Sự hiệu chỉnh đó được gọi là sự tuyến tính hoá.

1.4.1.1 Đường thẳng tốt nhất

Khi chuẩn cảm biến, từ kết quả thực nghiệm ta nhận được một loạt

điểm tương ứng (si,mi) của đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào. Về mặt lý

thuyết, đối với các cảm biến tuyến tính, đường cong chuẩn là một đường

thẳng. Tuy nhiên, do sai số khi đo, các điểm chuẩn (mi, si) nhận được bằng

thực nghiệm thường không nằm trên cùng một đường thẳng.

Đường thẳng được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm sao

cho sai số là bé nhất, biểu diễn sự tuyến tính của cảm biến được gọi là

đường thẳng tốt nhất. Phương trình biểu diễn đường thẳng tốt nhất được lập

bằng phương pháp bình phương bé nhất. Giả sử khi chuẩn cảm biến ta tiến

hành với N điểm đo, phương trình có dạng:

s = am + b

Trong đó:


15


1.4.1.2 Độ lệch tuyến tính

Đối với các cảm biến không hoàn toàn tuyến tính, người ta đưa ra khái

niệm độ lệch tuyến tính, xác định bởi độ lệch cực đại giữa đường cong chuẩn

và đường thẳng tốt nhất, tính bằng % trong dải đo.

1.4.2 Sai số và độ chính xác

Các bộ cảm biến cũng như các dụng cụ đo lường khác, ngoài đại

lượng cần đo (cảm nhận) còn chịu tác động của nhiều đại lượng vật lý khác

gây nên sai số giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo.Gọi x

là giá trị tuyệt đối giữa giá trị đo và giá trị thực x(sai số tuyệt đối), sai số tương

đối của bộ cảm biến được tính bằng:

Sai số của bộ cảm biến mang tính chất ước tính bởi vì không thể biết

chính xác giá trị thực của đại lượng cần đo. Khi đánh giá sai số của cảm

biến, người ta thường phân chúng thành hai loại: sai số hệ thống và sai số

ngẫu nhiên.

Sai số hệ thống: là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị

không đổi hoặc thay đổi chậm theo thời gian đo và thêm vào một độ lệch

không đổi giữa giá trị thực và giá trị đo được. Sai số hệ thống thường do sự

thiếu hiểu biết về hệ đo, do điều kiện sử dụng không tốt gây ra. Các nguyên

nhân gây ra sai số hệ thống có thể là:

Do nguyên lý của cảm biến

Do giá trị của đại lượng chuẩn không đúng


16


Do đặc tính của bộ cảm biến

Do điều kiện và chế độ sử dụng

Do xử lý kết quả đo

Sai số ngẫu nhiên : là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác

định. Ta có thể dự đoán được một số nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên

nhưng không thể dự đoán được độ lớn và dấu của nó. Những nguyên nhân gây

ra sai số ngẫu nhiên có thể là:

+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị.

+ Do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên.

+ Do các đại lượng ảnh hưởng không được tính đến khi chuẩn cảm biến.

Chúng ta có thể giảm thiểu sai số ngẫu nhiên bằng một số biện pháp

thực nghiệm thích hợp như bảo vệ các mạch đo tránh ảnh hưởng của nhiễu,

tự động điều chỉnh điện áp nguồn nuôi, bù các ảnh hưởng nhiệt độ, tần số,

vận hành đúng chế độ hoặc thực hiện phép đo lường thống kê.

1.4.3 Độ nhanh và thời gian hồi áp

Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo

kịp về thời gian của đại lượng đầu ra khi đại lượng đầu vào biến thiên. Thời

gian hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá trị số của độ nhanh.

Độ nhanh Tr là khoảng thời gian từ khi đại lượng đo thay đổi đột ngột

đến khi biến thiên của đại lượng đầu ra chỉ khác nhau giá tri cuối cùng một

lượng giới hạn ε tính bằng %. Thời gian hồi đáp đặc trưng cho chế độ quá độ

của cảm biến và là hàm của các thông số thời gian xác định chế độ này.

Trong trường hợp sự thay đổi của đại lượng đo có dạng bậc thang,

các thông số thời gian gồm thời gian trễ khi tăng (tdm) và thời gian tăng

(tm) ứng với sự tăng đột ngột của đại lượng đo hoặc thời gian trễ khi giảm

(tdc) và thời gian giảm (tc) ứng với sự giảm đột ngột của đại lượng đo.

Khoảng thời gian trễ khi tăng tdm là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra

tăng từ giá trị ban đầu của nó đến 10% của biến thiên tổng cộng của đại lượng


17


này và khoảng thời gian tăng tm là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra

tăng từ 10% đến 90% biến thiên biến thiên tổng cộng của nó.

Hình 1. 3 Xác định các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ quá độ

Tương tự, khi đại lượng đo giảm, thời gian trể khi giảm tdc là thời gian

cần thiết để đại lượng đầu ra giảm từ giá trị ban đầu của nó đến 10% biến

thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian giảm tc là thời gian

cần thiết để đại lượng đầu ra giảm từ 10% đến 90% biến thiên biến thiên tổng

cổng của nó.

Các thông số về thời gian tr, tdm, tm, tdc, tc của cảm biến cho phép ta

đánh giá về thời gian hồi đáp của nó.

1.4.4 Giới 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.


18


a.Vùng làm việc danh định

Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng

bình thường của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngưỡng mà các

đại lượng đo, các đại lượng vật lý có liên quan đến đại lượng đo hoặc các

đại lượng ảnh hưởng có thể thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các

đặc trưng làm việc danh định của cảm biến.

b.Vùng không gây nên hư hỏng

Vùng không gây nên hư hỏng là vùng mà khi mà các đại lượng đo

hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua

ngưỡng của vùng làm việc danh định nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi

không gây nên hư hỏng, các đặc trưng của cảm biến có thể bị thay đổi

nhưng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là khi trở về vùng

làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến lấy lại giá trị ban đầu của

chúng

c.Vùng không phá huỷ

Vùng không phá hủy là vùng mà khi mà các đại lượng đo hoặc các đại

lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của

vùng không gây nên hư hỏng nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá

hủy, các đặc trưng của cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính

không thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng

của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng. Trong trường hợp

này cảm biến vẫn còn sử dụng được, nhưng phải tiến hành chuẩn lại cảm

biến.

1.5 Nguyên lý chung 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:

Cảm biến tích cực: là các cảm biến hoạt động như một máy phát, đáp ứng

(s) là điện tích, điện áp hay dòng.

Cảm biến thụ động: là các cảm biến hoạt động như một trở kháng trong


19


đó đáp ứng (s) là điện trở, độ tự cảm hoặc điện dung.

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 mô tả một cách khái quát ứng dụng một số

hiệu ứng vật lý khi chế tạo cảm biến.

1.5.2 Hiệu ứng nhiệt điện

Hai dây dẫn (M1) và (M2) có bản chất hoá học khác nhau được hàn

lại với nhau thành một mạch điện kín, nếu nhiệt độ ở hai mối hàn là T1 và

T2 khác nhau, khi đó trong mạch xuất hiện một suất điện động e(T1, T2) mà

độ lớn của nó phụ thuộc chênh lệch nhiệt độ giữa T1 và T2.

Hình 1. 4 Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện

Hiệu ứng nhiệt điện được ứng dụng để đo nhiệt độ T1 khi biết

trước nhiệt độ T2, thường chọn T2 = 0oC.

1.5.2.1 Hiệu ứng hoả điện

Một số tinh thể gọi là tinh thể hoả điện (ví dụ tinh thể sulfate

triglycine) có tính phân cực điện tự phát với độ phân cực phụ thuộc vào nhiệt

độ, làm xuất hiện trên các mặt đối diện của chúng những điện tích trái dấu.

Độ lớn của điện áp giữa hai mặt phụ thuộc vào độ phân cực của tinh thể hoả

điện


20


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 ta có thể xác định được thông lượng ánh sáng Φ

1.5.2.2 Hiệu ứng áp điện

Một số vật liệu gọi chung là vật liệu áp điện (như thạch anh chẳng hạn)

khi bị biến dạng dước tác động của lực cơ học, trên các mặt đối diện của tấm

vật liệu xuất hiện những lượng điện tích bằng nhau nhưng trái dấu, được gọi

là hiệu ứng áp điện. Đo V ta có thể xác định được cường độ của lực tác dụng

F.

Hình 1. 6 Ứng dụng hiệu ứng áp điện

15.2.3Hiệu ứng cảm ứng điện từ

Khi một dây dẫn chuyển động trong từ trường không đổi, trong dây dẫn

xuất hiện một suất điện động tỷ 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


21


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 việc đo suất điện động cảm ứng.

1.5.2.4 Hiệu ứng quang điện

- Hiệu ứng quang dẫn: (hay còn gọi là hiệu ứng quang điện nội) là

hiện tượng giải phóng ra các hạt dẫn tự do trong vật liệu (thường là bán dẫn)

khi chiếu vào chúng một bức xạ ánh sáng (hoặc bức xạ điện từ nói chung)

có bước sóng nhỏ hơn một ngưỡng nhất định.

- Hiệu ứng quang phát xạ điện tử: (hay còn gọi là hiệu ứng quang

điện ngoài) là hiện tượng các điện tử được giải phóng và thoát khỏi bề mặt vật

liệu tạo thành dòng có thể thu lại nhờ tác dụng của điện trường.

1.5.2.5 Hiệu ứng quang - điện - từ

Khi tác dụng một từ trường B vuông góc với bức xạ ánh sáng,trong

vật liệu bán dẫn được chiếu sáng sẽ xuất hiện một hiệu điện thế theo

hướng vuông góc với từ trường B và hướng bức xạ ánh sáng.

Hình 1. 8 Ứng dụng hiệu ứng quang – điện- từ


22


1.5.2.6 Hiệu ứng Hall

Khi đặt một tấm mỏng vật liệu mỏng (thường là bán dẫn), trong đó có

dòng điện chạy qua, vào trong một từ trường B có phương tạo với dòng điện I

trong tấm một góc θ, sẽ xuất hiện một hiệu điện thế Vh theo hướng vuông góc

với B và I , biểu thức hiệu điện thế có dạng

VH = K H .I.B. sin θ

Trong đó Kh là hệ số phụ thuộc vào vật liệu và kích thước hình học của

tấm vật liệu

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 làm vật trung gian. Vì vậy hiệu điện thế Vh đo

được giữa 2 cạnh tấm bán dẫn là hàm phụ thuộc vào vị trí của vật trong không

gian

1.5.3 Nguyên tắc chế tạo cảm biến thụ động

Cảm biến thụ động thường được chế tạo từ một trở kháng có các thông

số chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc kích

thước hình học, tính chất điện của vật liệu chế tạo ( điện trở suất , độ từ thẩm,


23


hằng số điện môi ) .Vì vậy tác động của đại lượng đo có thể ảnh hưởng riêng

biệt đến kích thước hình học ,tính chất điện hay đồng thời cả 2.

Sự thay đổi thông số hình học của trở kháng gây ra do chuyển động

của phần tử chuyển động hoặc phần tử biến dạng của cảm biến. Trong các cảm

biến có phần tử chuyển động, mỗi vị trí của phần tử động sẽ ứng với một giá

trị xác định của trở kháng, cho nên đo trở kháng có thể xác định được vị trí của

đối tượng. Trong cảm biến có phần tử biến dạng, sự biến dạng của phần tử biến

dạng dưới tác động của đại lượng đo (lực hoặc các đại lượng gây ra lực) gây

ra sự thay đổi của trở kháng của cảm biến. Sự thay đổi trở kháng do biến dạng

liên quan đến lực tác động, do đó liên quan đến đại lượng cần đo. Xác định

trở kháng ta có thể xác định được đại lượng cần đo.

Sự thay đổi tính chất điện của cảm biến phụ thuộc vào bản chất vật

liệu chế tạo trở kháng và yếu tố tác động (nhiệt độ, độ chiếu sáng, áp suất,

độ ẩm ...). Để chế tạo cảm biến, người ta chọn sao cho tính chất điện của nó

chỉ nhạy với một trong các đại lượng vật lý trên, ảnh hưởng của các đại

lượng khác là không đáng kể. Khi đó có thể thiết lập được sự phụ thuộc đơn

trị giữa giá trị đại lượng cần đo và giá trị trở kháng của cảm biến.

Trên bảng sau giới thiệu các đại lượng cần đo có khả năng làm thay đổi

tính chất điện của vật liệu chế tạo cảm biến

1.6 Mạch đo

1.6.1 Sơ đồ mạch đo

Mạch đo bao gồm toàn bộ thiết bị đo (trong đó có cảm biến) cho

phép xác định chính xác giá trị của đại lượng cần đo trong những điều kiện tốt

nhất có thể.

Ở đầu vào của mạch, cảm biến chịu tác động của đại lượng cần đo gây

nên tín hiệu điện mang theo thông tin về đại cần đo.

Ở đầu ra của mạch, tín hiệu điện đã qua xử lý được chuyển đổi sang

dạng có thể đọc được trực tiếp giá trị cần tìm của đại lượng đo. Việc chuẩn hệ

đo đảm bảo cho mỗi giá trị của chỉ thị đầu ra tương ứng với một giá trị của đại


24


lượng đo tác động ở đầu vào của mạch.

Dạng đơn giản của mạch đo gồm một cảm biến, bộ phận biến đổi tín

hiệu và thiết bị chỉ thị, ví dụ mạch đo nhiệt độ gồm một cặp nhiệt ghép nối trực

tiếp với một milivôn kế.

Hình 1. 10 Sơ đồ mạch đo nhiệt độ băng cặp nhiệt

Hình 1. 11 Mạch đo điện thế bề mặt

1. Máy phát chức năng

2. Cảm biến điện tích

3. Tiền khuếch đại

4. So pha lọc nhiễu

5. Khuếch đại

6. Chuyển đổi tương tự số

7. Máy tính

Trên thực tế, do các yêu cầu khác nhau khi đo, mạch đo thường gồm

nhiều thành phần trong đó có các khối để tối ưu hoá việc thu thập và xử lý


25


dữ liệu, chẳng hạn mạch tuyến tính hoá tín hiệu nhận từ cảm biến, mạch khử

điện dung ký sinh, các bộ chuyển đổi nhiều kênh, bộ khuếch đại, bộ so pha

lọc nhiễu, bộ chuyển đổi tương tự - số, bộ vi xử lý, các thiết bị hỗ trợ... Trên

hình 1.11 biểu diễn sơ đồ khối một mạch điện đo điện thế trên bề mặt màng

nhạy quang được lắp ráp từ nhiều phần tử

1.6.2 Một số phần tử cơ bản của mạch đo

1.6.2.1 Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT)

Bộ khuếch đại thuật toán mạch tích hợp là bộ khuếch đại dòng một

chiều có hai đầu vào và một đầu ra chung, thường gồm hàng trăm tranzito và

các điện trở, tụ điện ghép nối với nhau. Sơ đồ bộ khuếch đại thuật toán biểu

diễn trên hình

Hình 1. 12 Sơ đồ bộ khuếch đại thuật toán

Các đặc tính cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán

Bộ khuếch đại có hai đầu vào: một đầu đảo (-), một đầu không đảo (+)

Điện trở rất lớn cỡ hàng trăm MΩ đến GΩ

Điện trở ra rất nhỏ cỡ hàng chục Ω

Điện áp chênh lệch đầu vào rất nhỏ cỡ vài nV

Hệ số khuếch đại hở mạch rất lớn, cỡ 100 000

Giải tần làm việc rộng

Hệ số suy giảm theo cách nối chung CMRR là tỷ số hệ số khuếch

đại của bộ khuếch đại thuật toán đối với các tín hiệu sai lệch và hệ số khuếch

đại theo cách nối chung của cùng bộ khuếch đại thuật toán. Thông thường

CMRR vào khoảng 90 bB


26


1.6.2.2 Bộ khuếch đại đo lường IA

Bộ khuếch đại đo lường IA có hai đầu vào và một đầu ra. Tín hiệu

đầu ra tỷ lệ với hiệu của hai điện áp đầu vào:

U ra = A(U + −U − ) = AΔU

Hình 1. 13 Sơ đồ bộ khuếch đai đo lường gồm ba KDTT ghép nối điện trở

Đầu vào vi sai đóng vai trò rất quan trọng trong việc khử nhiễu ở

chế độ chung và tăngđiện trở vào của KĐTT. Điện áp trên Ra phải bằng

điện áp vi sai đầu vào ΔU và tạo nên dòng điện i=U/Ra.Các điện áp ra từ

KDTT U1và U2 phải băng nhau về biên độ nhưng ngược pha nhau . Điện

áp U3 của tầng thứ hai biến đổi đầu ra vi sai thành đầu ra đơn cực. Hệ số

khuếch đại tổng của IA bằng:

1.6.2.3 Khử điện áp lệch

Đối với một bộ khuếch KĐTT lý tưởng khi hở mạch phải có điện

áp ra bằng không khi hai đầu vào nối mát. Thực tế vì các điện áp bên trong

nên tạo ra một điện áp nhỏ (điện áp phân cực) ở đầu vào KĐTT cỡ vài mV,

nhưng khi sử dụng mạch kín điện áp này được khuếch đại và tạo nên điện


27


áp khá lớn ở đầu ra. Để khử điện áp lệch có thể sử dụng sơ đồ hình 1.14,

bằng cách điều chỉnh biến trở R3.

Hình 1. 14 Sơ đồ mạch khử điện áp lệch

Mạch lặp lại điện áp

Để lặp lại điện áp chính xác, người ta sử dụng bộ KĐTT làm việc ở chế

độ không đảo với hệ số khuếch đại bằng 1 sơ đồ như hình

Hình 1. 15 Mạch lặp lại điện áp

Trong bộ lặp điện áp, cực dương của KĐTT được nối trực tiếp với

tín hiệu vào, còn cực âm được nối trực tiếp với đầu ra, tạo nên điện áp

phản hồi 100% do đó hệ số khuếch đại bằng 1. Mạch lặp điện áp có

chức năng tăng điện trở đầu vào, do vậy thường dùng để nối giữa hai


28


khâu trong mạch đo.

Mạch cầu

Cầu Wheatstone thường được sử dụng trong các mạch đo nhiệt độ, lực, áp

suất, từ trường... Cầu gồm bốn điện trở R1, R2, R3 cố định và R4 thay

đổi (mắc như hình) hoạt động như cầu không cân bằng dựa trên việc

phát hiện điện áp qua đường chéo của cầu.

Hình 1. 16 Sơ đồ mạch cầu

Trong mạch cầu, điện áp ra là hàm phi tuyến nhưng đối với

biến đổi nhỏ(< 0,05) có thể coi là tuyến tính. Khi R1=R2, và R3=R4

độ nhậy của cầu là cực đại. Trường hợp R1>>R2 hay R1<< R2 điện áp

ra của cầu giảm. Đặt K =R1/R2 độ nhậy của cầu là


29


CHƯƠNG 2

CƠ CẤU HIỂN THỊ

2.1 VI ĐIỀU KHIỂN

2.1.1 Tổng quan về 8051

Vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có

thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập

lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, đo

thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.

Năm 1981, hãng Intel giới thiệu bộ vi điều khiển 8051. Bộ vi điều khiển này

có 128 byte RAM, 4 kbyte ROM, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và bốn

cổng vào ra song song (độ rộng 8 bit) tất cả đều được đặt trên một chip. 8051 là

một bộ sử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một

thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để xử lý

8051 trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản

xuất và bán các dạng biến thể của nó. Điều đó dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản

của 8051 với các tốc độ khác nhau, dung lượng ROM trên chip khác nhau nhưng

tất cả các lệnh đều tương thích với 8051 gốc. Do đó nếu chúng ta mua và dùng

phiên bản nào của nó thì chương trình vẫn chạy mà không phụ thuộc vào hãng

sản xuất.

8051 có nhiều phiên bản nhưng chúng ta nên nghiên cứu về loại AT89S52.

Nó là bộ vi điều khiển thông dụng, giá rẻ, có nhiều chức năng, có tích hợp bộ


30


nạp ISP giúp chúng ta dễ dàng nạp và dùng chạy thử chương trình, chi phí thấp

khá phù hợp với sinh

viên.

Bảng đặc tính của 8051 đầu tiên

2.1.2 Vi điều khiển AT89S52

2.1.2.1 Giới thiệu chung

Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các chức năng chính sau đây :

CPU (Central Processing Unit) bao gồm :

- Thanh ghi tích lũy A

- Thanh ghi tích lũy B, dùng cho phép nhân và phép chia


Đặc tính Số lượng

ROM trên chíp

RAM

Bộ định thời

Các chân vào ra

Cổng nối tiếp

Nguồn ngắt

4K byte

128 byte

2

32

1

6

Bảng 2. 1 Bảng đặc tính của 8051 đầu tiên

31


- Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit)

- Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSw : Program Status Word)

- Bốn băng thanh ghi

- Con trỏ ngăn xếp

Bộ nhớ chương trình (bộ nhớ ROM) gồm 8kbyte Flash

Bộ nhớ dữ liệu (bộ nhớ RAM) gồm 256 byteBộ UART (Universal

Ansynchronous Receiver and Tranmistter) có chức năng truyền nhận,

AT89S52 có thể giao tiếp với cổng nối tiếp của máy tính thông qua

3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện các chức năng định thời và đếm sự

kiện

WDM (Watch Dog Timer) : WDM được dùng để phục hồi lại hoạt động

của của CPU khi nó bị treo bởi một nguyên nhân nào đó.WDM ở AT89S52 gồm

1 bộ timer 14 bit , 1 bộ 7 bit ,thanh ghi WDTPRG (WDT programable). Timer

14 bit của WDT sẽ đếm tăng dần sau mỗi chu kỳ đồng hồ cho đến giá trị 16383

thì xảy ra tràn. Khi xảy ra tràn , chân Reset sẽ được đặt ở mức cao trong khoảng

thời gian 98*TOSC (TOSC = 1/FOSC) và AT89S52 sẽ được reset .Khi WDT hoạt

động , ngoại trừ Reset phần cứng và Reset cho WDT tràn thì không có cách nào

để cấm được WDT .

Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.

Bộ lập trình(ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có

thể nạp các chương trình cho chíp mà không cần đến bộ nạp chuyên dụng

Bộ chia tần số với hệ số chia là 12

4 cổng xuất nhập với 32 chân

Sơ đồ chân , chức năng của các chân của

AT89S52

Hình dạng thật của IC


32


- Port 0(P0.0 – P0.7) : Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập , port 0

còn là bus dữ liệu và địa chỉ (AD0 – AD7).

- Port 1 (P1.0 – P1.7) : có chức năng xuất nhập theo bit và theo byte. Bên cạnh

đó 3 chân P1.5 , P1.6 , P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP , 2 chân

P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2.

- Port 2 : là cổng vào/ra còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộn nhớ

ngoài.

- Port 3 : ngoài chức năng xuất nhập còn có chức năng riêng sau :


Bit Tên Chức năng

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0

P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0

P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter 1

P3.6 /WR Xung ghi nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

33


- Chân /PSEN (Program Store Enable) : là chân điều khiển đọc chương trình ở

bộ nhớ ngoài, nó được phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài. /PSEN sẽ ở

mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh. Mã lệnh được đọc từ bộ nhớ ngoài qua

bus dữ liệu (port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã.khi thực hiện chương trình

ROM nội thì /PSEN ở mức cao.

- Chân ALE (Address Latch Enable) : ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ

có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển.Tín hiệu ALE được dùng

để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra

khỏi bus đa hợp địa chỉ/dữ liệu (Port 0).

- Chân /EA(External Access) : tín hiệu cho phép chọn bộ nhớ chương trình là

bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển. Nếu /EA ở mức cao (nối với VCC), thì vi

điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội. Nếu /EA ở mức thấp(nối

GND)thì vi điều khiển thi hành chương trình bộ nhớ ngoài.

- XTAL1,XTAL2 : AT89S52 có một bộ dao động trên chíp , nó thường được

nối với bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là

12MHz

- VCC,GND : AT89S52 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V đến 5,5V

được cấp qua chân 40 và 20.


Bảng 2. 2 chức năng riêng

34


2.1.2.2 Cấu trúc bên trong vi điều khiển

Hình 2. 1 Cấu trúc bên trong vi điều khiển


35


2.1.2.3 Hoạt động định thời của AT89S52

Các bộ định thời (Timer) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo

lường và điều khiển.Vi điều khiển AT89S52 có 3 bộ định thời 16 bit trong đó 2

bộ timer 0 và 1 có 4 chế độ hoạt động, timer 2 có 3 chế độ hoạt động. Các bộ

định thời dùng để định khoảng thời gian(hẹn giờ), đếm sự kiện xảy ra bên ngoài

bộ vi điều khiển hoặc tạo tốc độ baud cho công nối tiếp của vi điều khiển.

Trong các ứng dụng định hoảng thời gian, timer được lập trình sao cho sẽ

tràn sau một khoảng thời gian và thiết lập cờ tràn bằng 1. Cờ tràn được sử dụng

bởi chương trình để thực hiện một hành động tương ứng như kiểm tra trạng thái

của các ngõ vào hoặc gửi các sự kiện cho các ngõ ra.

Đếm sự kiện dùng để xác định số lần xảy ra của một sự kiện. Trong ứng dụng này người ta tìm cách quy các sự kiện thành sự chuyển mức từ 1 xuống 0 trên cá chân T0 hoặc T1 hoặc T2 để dùng các timer tương ứng đếm các sự kiện đó.

2.1.2.4 Các thanh ghi của bộ định thời.

Các thanh ghi của Timer 0 và Timer 1

Thanh ghi chế độ định thời(TMOD)

Thanh ghi TMOD chứa 2 nhóm 4 bit dùng để đặt chế độ làm việc cho Timer 0 và Timer 1.

Thanh ghi TMOD

7 6 5 4 3 2 1 0

GATE1 C/#T1 M1 M0 GATE0 C/#T0 M1 M0

Bit Ký hiệu Chức năng

7 GATE1 Bit điều khiển cổng.Khi set lên 1,bộ định thời chỉ hoạt động trong khi INT1 ở mức cao


36


6 C/#T1 Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời

1=đếm sự kiện

0=định thời trong 1 khoảng thời gian

5 M1 Bit chọn chế độ thứ nhất

4 M0 Bit chọn chế độ thứ 2

00 chế độ 0 – Timer 13 bit

01 chế độ 1 – Timer 16 bit

10 chế độ 2 – 8 bit tự động nạp lại

11 chế độ 3 – tách Timer

3 GATE0 Bit điều khiển cổng cho bộ định thời 0

2 C/#T0 Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời cho bộ định thời 0

1 M1 Bit chọn chế độ thứ nhất cho bộ định thời 0

0 M0 Bit chọn chế độ thứ 2 cho bộ định thời 0

Bảng 2. 3 Thanh ghi TMOD


37


TCON.7 TCON.6 TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2 TCON.1 TCON.0

TF1 TR1 TF0 TR0 IT1 IE1 IT0 IE0

Bit Ký hiệu Chức năng

TCON Điều khiển bộ định thời

TCON.7 TF1 Cờ tràn của bộ định thời 1.Cờ này được set bởi phần cứng khi có tràn,được xóa bởi phần mềm,hoặc bởi phần cứng khi bộ vi xử lý trỏ đến trình phục vụ ngắt

TCON.6 TR1 Bit điều khiển hoạt đong của bộ định thời 1.Bit này được set hay xóa bằng phần mềm để điều khiển bộ định thời hoạt động hay ngưng

TCON.5 TF0 Cờ tràn của bộ định thời 0

TCON.4 TR0 Bit điều khiển hoạt động của bộ định thời

TCON.3 IE1 Cờ ngắt bên ngoài 1(kích khởi cạnh).Cờ này được set bởi phần cứng khi có cạnh âm (cuống) xuất hiện trên chan INT1,được xóa bởi phần mềm,hoặc phần cứng khi CPU trỏ đến trình phục vụ ngắt


38


TCON.2 IT1 Cờ ngắt bên ngoài 1(kích khởi cạnh hoặc mức).Cờ này được set hay xóa bởi phần mềm khi xảy ra cạnh âm hoặc mức thấp ở chân ngắt ngoài

TCON.1 IE0 Cờ ngắt bên ngoài 0(kích khởi cạnh)

TCON.0 IT0 Cờ ngắt bên ngoài 0(kích khởi cạnh hoặc mức)

Bảng 2. 4 Thanh ghi TCON

2.1.2.5 Các chế độ định thời của timer 1 và timer 0

- Chế độ 0 : là chế độ định thời 13 bit , chế độ này tương thích với các bộ vi

điều khiển trước đó. Trong chế độ này bộ định thời dùng 13 bit(8 bit của TH và

5 bit cao của TL) để chứa giá trị đếm, 3 bit thấp của TL không được sử dụng.

- Chế độ 1 : Trong chế độ này , bộ timer dùng cả 2 thanh ghi TH và TL để

chứa giá trị đếm , vì vậy chế độ này còn được gọi là chế độ định thời 16 bit . Bit

MSB sẽ là bit D7 của TH còn bit LSB là D0 của TL

- Chế độ 2 : Trong chế độ 2 , bộ định thời dùng TL để chứa giá trị đếm và TH

để chứa giá trị nạp lại vì vậy chế độ này còn gọi là chế độ tự nạp lại 8 bit.Sau

khi đếm 255 sẽ xảy ra tràn,khi đó TF được đặt bằng 1 đồng thời giá trị của timer

tự động được nạp lại bằng nội dung của TH.

- Chế độ 3 : Trong chế độ 3 , Timer 0 được tách thành 2 bộ Timer hoạt động

độc lập , chế độ này sẽ cung cấp cho bộ vi điều khiển thêm một Timer nữa.

Bộ timer thứ nhất với nguồn xung clock được lấy từ bộ chia tần trên chip

hoặc từ bộ tạo xung bên ngoài qua chân T0 tùy thộc vào giá trị của bit C-/T0.

Việc điều khiển hoạt động của bộ thứ nhất do bit GATE , bit TR0 và mức logic

trên chân INT0 (giống chế độ 0 , 1 ,2). Giá trị đếm của Timer được chứa trong

TL0, khi xảy ra tràn cờ TF0 được đặt bằng một và gây ngắt do Timer 0 (nếu

được đặt).


39


Bộ Timer thứ hai với nguồn xung clock lấy từ bộ chia tần trên chip. Việc

hoạt động của bộ thứ hai chỉ là việc đặt giá trị của bit TR0. Giá trị đếm của

Timer được chứa trong TH0, khi xảy ra tràn cờ TF1 được đặt bằng một và gây

ra ngắt do Timer 1 (nếu được đặt).

2.1.2.6 Tổ chức ngắt của AT89S52

AT89S52 chỉ có 6 nguồn ngắt:

Ngắt ngoài đến từ chân #INT0.

Ngắt ngoài đến từ chân #INT1.

Ngắt ngoài do bộ Timer 0.



Ngắt do Port nối tiếp.

Ngắt được dành cho một vector ngắt kéo dài 8byte. Về mặt lý thuyết, nếu

chương trình đủ ngắn, mã tạo ra chứa đủ trong 8 byte, người lập trình hoàn

toàn có thể đặt phần chương trình xử lý ngắt ngay tại vector ngắt. Tuy

nhiên trong hầu hết các trường hợp, chương trình xử lý ngắt có dung lượng

mã tạo ra lớn hơn 8byte nên tại vector ngắt, ta chỉ đặt lệnh nhảy tới chương

trình xử lý ngắt nằm ở vùng nhớ khác. Nếu không làm vậy, mã chương trình

xử lý ngắt này sẽ lấn sang, đè vào vector ngắt kế cận

Cho phép ngắt và cấm ngắt :

Mỗi nguồn ngắt được cho phép hoặc cấm qua một thanh ghi chức năng đặc biệt

có địa chỉ bit IE ở địa chỉ A8HSV: Đỗ Huy Đức – Điện tử 4 – K2

40



Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả

IE.7 EA AFH Cho phép / cấm toàn bộ

IE.6 _ AEH Không được miêu tả

IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052)

IE.4 ES ACH Cho phép ngắt từ port nối tiếp

IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer 1

IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt ngoài 1

IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer 0

IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngoài 0

Bảng 2. 5 Thanh ghi IE

41


Thanh ghi IE là thanh ghi đánh địa chỉ bit, do đó có thể dùng các lệnh tác động

bit để tác động riêng rẽ lên từng bit mà không làm ảnh hưởng đến giá trị các

bit khác. Cờ ngắt hoạt động độc lập với việc cho phép ngắt, điều đó có nghĩa

là cờ ngắt sẽ tự động đặt lên bằng 1 khi có sự kiện gây ngắt xảy ra, bất kể

sự kiện đó có được cho phép ngắt hay không. Do vậy, trước khi cho phép một

ngắt, ta nên xóa cờ của ngắt đó để đảm bảo sau khi cho phép, các sự kiện

gây ngắt trong quá khứ không thể gây ngắt nữa. Ví dụ trước khi cho phép

ngắt timer 0 mà timer 0 đã chạy và tràn (dù là tràn một hay nhiều lần) thì cờ

TF0 sẽ bằng 1, nếu sau đó ta cho phép ngắt timer0 thì sẽ gây ra ngắt ngay do

cờ tràn đang bằng 1 (sự kiện tràn gây ngắt trong trường hợp này là tràn trong

quá khứ, không phải sự kiện ta quan tâm đến). Vì vậy hãy xóa cờ TF0

trước khi cho phép ngắt tràn timer0. Ngoại trừ cờ của của ngắt nối tiếp và cờ

của ngắt timer2, các cờ ngắt khác đều tự động được xóa khi CPU thực hiện

chương trình ngắt .

Ngắt ngoài (External Interrupt)

Như đã nói ở trên, AT89S52 có 2 ngắt ngoài là INT0 và INT1. Ngắt ngoài

được hiểu là ngắt được gây ra bởi sự kiện mức lôgic 0 (mức điện áp thấp,


42


gần 0V) hoặc sườn xuống (sự chuyển mức điện áp từ mức cao về mức thấp)

xảy ra ở chân ngắt tương ứng (P3.2 với ngắt ngoài 0 và P3.3 với ngắt ngoài

Việc lựa chọn kiểu ngắt được thực hiện bằng các bit IT (Interrupt Type) nằm

trong thanh ghi TCON. Đây là thanh ghi điều khiển timer nhưng 4 bit LSB

(bit0..3) được dùng cho các ngắt ngoài.

TF1 TR1 TF0 TR1 IE1 IT1 IE0 IT0

Khi bit ITx = 1 thì ngắt ngoài tương ứng được chọn kiểu là ngắt theo sườn

xuống, ngược lại nếu bit ITx = 0 thì ngắt ngoài tương ứng được sẽ có kiểu

ngắt là ngắt theo mức thấp. Các bit IE là các bit cờ ngắt ngoài, chỉ có tác

dụng trong trường hợp kiểu ngắt được chọn là ngắt theo sườn xuống.

Khi kiểu ngắt theo sườn xuống được chọn thì ngắt sẽ xảy ra duy nhất một lần

khi có sườn xuống của tín hiệu, sau đó khi tín hiệu ở mức thấp, hoặc có

sườn lên, hoặc ở mức cao thì cũng không có ngắt xảy ra nữa cho đến khi

có sườn xuống tiếp theo. Cờ ngắt IE sẽ dựng lên khi có sườn xuống và tự

động bị xóa khi CPU bắt đầu xử lý ngắt.

Khi kiểu ngắt theo mức thấp được chọn thì ngắt sẽ xảy ra bất cứ khi nào tín

hiệu tại chân ngắt ở mức thấp. Nếu sau khi xử lý xong ngắt mà tín hiệu vẫn ở

mức thấp thì lại ngắt tiếp, cứ như vậy cho đến khi xử lý xong ngắt lần thứ n,

tín hiệu đã lên mức cao rồi thì thôi không ngắt nữa.Cờ ngắt IE trong trường

hợp này không có ý nghĩa gì cả.

Thông thường kiểu ngắt hay được chọn là ngắt theo sườn xuống.

Ngắt do timer

AT89S52 có 3 Timer là Timer 0 và Timer 1 và Timer 2. Các Timer này

đều là Timer 16 bit, giá trị đếm max do đó bằng 65535 (đếm từ 0 đến 65535).

Ba timer có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau và độc lập.

Các ngắt do các bộ Timer xảy ra do sự kiện tràn ở các Timer, khi đó các cờ


43


tràn TFx sẽ đươc đặt bằng 1. Khi ISR được đáp ứng, các cờ TFx sẽ tự động

được xóa bởi phần mềm.

Ngắt do cổng nôi tiếp

Ngắt do cổng nối tiếp xảy ra khi hoặc cờ phát ngắt (TI) hoặc cờ ngắt thu

(RI) được đặt bằng 1, ngắt phát xảy ra khi bộ đệm truyền rỗng, ngắt thu xảy ra

khi 1 ký tự đã được nhận xong và đang đợi trong SBUF để được đọc.Các ngắt

do cổng nối tiếp khác các ngắt do timer.cờ gây ra ngắt do PORT nối tiếp không

bị xoá bằng phần cứng khi CPU chuyển tới ISR do có 2 nguồn ngắt do cổng nối

tiếp TI và RI, nguồn ngắt phải được xác định trong ISR và cờ tạo ngắt sẽ được

xoá bằng phần mềm.

2.2 HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ BẰNG LCD

2.2.1 Phân loại LCD

Có thể chia các module LCD làm hai loại chính là:

- Loại hiển thị kí tự gồm có các kích cỡ 16x1 (16 ký tự trên 1 dòng), 16x2, 16x4, 20x1, 20x2, 20x4, 40x1, 40x2, 40x4. Mỗi ký tự được tạo bởi một ma trận các điển sáng kích thước 5x7 hoặc 5x10 điểm ảnh.

- Loại hiển thị đồ họa đen trắng hoặc màu, gồm có các kích cỡ 1,47inch (128x128 điểm ảnh); 1,8 inch(128x160 điểm ảnh)... được dùng trong điện thoại di động, máy ảnh số, camera...


44


2.2.2 Giới thiệu sơ đồ chân LCD

Cụ thể tên gọi và mô tả chức năng các chân được tổng kết trong bảng sau:

Giao diện kết nối chân

Chân số

Ký hiệu

Tên Mô tả chức năng

1 VSS Cấp nguồn 0V (GND)

2 VDD Cấp nguồnNối với dương nguồn (+4.5V~+5.5V)

3 VEE Contrast

điều chỉnh điện áp chân này sẽ tăng giảm độ tương phản của LCD. cho nên nó thường được nối với biến trở.

4 RSChọn thanh ghi

Nếu RS=0 : LCD nhận lệnh từ VĐKNếu RS=1: LCD nhận dữ liệu từ VĐK để hiển thị

5 RW Read/Write Chọn chức năng ghi/ đọc

RS=1 : chọn chức năng đọc dữ liệu từ LCD vào VĐK


45


RS=0 : chọn chức năng ghi dữ liệu từ VĐKvào LCD để hiểnt thị

6 ERead Write

enable

Cho phép/ ko cho phép LCD trao

0 thì tín hiệu ở các chân D0-D7 mới được đưa vào

7->14 D0-D7

Data bus 0-7 8 chân này

được nối với VĐK để vào/ra

Bảng 2. 6 Giới thiệu sơ đồ chân LCD

2.2.3 Khả năng hiển thị của LCD

LCD có khả năng hiển thị rất linh hoạt

Thiết lập chế độ hiển thị :

Hiển thị trên 1 dòng hay cả 2 dòng.

- Chọn cỡ chữ hiển thị (5x7 hay5x10).

- Chọn kiểu con trỏ màn hình (có/không gạch chân , có/không nhấp nháy) Thiết lập

kiểu trao đổi thông tin :

- Trao đổi thông tin với Vi điều khiển dùng 4 bit hay 8 bít.

Trình bày nội dung hiển thị.

Tập lệnh của LCD

Mã hexa Lệnh đến thanh ghi của LCD

1 Xóa màn hinh hiển thị

2 Trở về đầu dòng

4 Dịch con trỏ sang trái

6 Dịch con trỏ sang phải


46


5 Dịch hiển thị sang phải

7 Dịch hiển thị sang trái

8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị

A Bật con trỏ, tắt hiển thị

C Tắt con trỏ, bật hiển thị

E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ

F Tắt hiển thị, nhấp nháy con trỏ

10 Dịch vị trí con trỏ sang trái

14 Dịch vị trí con trỏ sang phải

18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái

1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải

80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất

C0 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất hai

38 Hai dòng và ma trận 5 7

Bảng 2. 7 nội dung hiển thị

Để thực hiện được các khả năng hiển thị ở trên, ta cần ra lệnh cho LCD thực hiện các thao tác, tức là phải sử dụng tập lệnh của LCD.

Ký hiệu

Chức năng Chú thích

X bít nhị phân (0,1)tuỳ ý

1/DĐịa chỉ con trỏ 1= tự động tăng; 0= tự động

giảm


47


SDịch con trỏ sau khi hiển thị

Có (1); Không (0)

D =1: bật LCD; =0: tắt LCD

U Con trỏ được gạch chân Có (1); Không (0)

B Con trỏ nhấp nháy Có (1); Không (0)

D/C Dịch chuyển Màn hình (1); Con trỏ (0)

R/L Chiều dịch chuyển Sang phải (1);Sang trái (0)

8/4 Chế độ trao đổi thông tin 8 bít (1); 4 bít (0)

2/1 Số dòng hiển thị 2 dòng (1) ; 1 dòng (0)

10/7 Cỡ chũ Cỡ 5x10 (1); Cỡ 5x7 (0)

Bảng 2. 8 Tập lệnh của LCD

2.2.4 Nguyên tắc hiển thị kí tự trên LCD

Một chương trình hiển thị ký tự trên LCD sẽ đi theo bốn bước sau:

Xóa toàn bộ màn hình.

Đặt chế độ hiển thị

Đặt vị trí con trỏ (noi bắt đầu của ký tự hiển thị).

Hiển thị ký tự.

Chú ý:


48


Các bước 3, 4 có thể lặp lại nhiều lần nếu cần hiển thị nhiều ký tự.

Mỗi khi thực hiện ghi lệnh hoặc ghi dữ liệu hiển thị trên LCD phải kiểm

tra cờ bận (hàm busy_ flag). Tuy nhiên có một số loại LCD không cho

phép kiểm tra cờ bận, vì vậy bộ vi điều khiển cần phải chủ động phân

phối thời gian khi ra lệnh cho LCD (ví dụ sau khi xóa màn hình thì sau

khoảng 2s mới ra lệnh khác vì thời gian để LCD xóa màn hình là 1,64ms).

Chế độ hiển thị mặc định sẽ là hiển thị dịch, vị trí con trỏ mặc định sẽ là

đầu dòng thứ nhất.

Để điều khiển hoạt động của LCD nên sử dụng Port 2 hoặc Port 1 cho

việc xuất nhập dữ liệu, các chân tạo tín hiệu điều khiển RS,RW, EN_LCD

có thể chọn tùy ý trong các chân của các Port còn lại.

2.3 GIAO TIẾP VỚI BỘ HIỂN THỊ TƯƠNG TỰ-SỐ(ADC)

2.3.1 Giới thiệu về ADC

Bộ chuyển đổi ADC là bộ chuyển đổi tín hiệu ở dạng tương tự sang dạng số

để có thể làm việc được với CPU.

Ứng dụng này chủ yếu mô tả cách thức tối ưu hóa ADC (Analog to Digital

Convertor) trong các phần cứng để không làm thay đổi bản chất của nó và làm


49


cho nó hoạt động tốt nhất. Phương pháp này phụ thuộc vào các nhiễu bên trong

của ADC và các nhiễu bên ngoài như : trở kháng , nguồn , các vòng dây và

anten...

2.3.2 Tìm hiểu về ADC 0804

Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 của hãng

National Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có

điện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển

đổi cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi

được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự

thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộc

vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110μs.

Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau:

CS (Chip select)

Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích

hoạt chip ADC0804. Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp.

RD (Read)


50


Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp. Các bộ chuyển đổi đầu vào

tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụng

để có dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu có

một xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa

tới các chân dữ liệu (DB0 – DB7).

WR (Write)

Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết

bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra từ xung cao xuống

xung thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự

Vin về số nhị phân 8 bit. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC

hạ xuống thấp.

CLK IN và CLK R

CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời

gian. Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùng

đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân số 19) được nối với một tụ

điện và một điện trở (như

hình vẽ).


51


Ngắt INTR (Interupt)

Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp. Bình thường chân này ở trạng thái cao

và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữ

liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 v à

gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra.

Vin (+) và Vin (-)

Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin (+)

Vin (-). Thông thường Vin (-) được nối tới đất và Vin (+) được dùng làm đầu

vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số.

Vcc

Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp tham

chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở.

Vref/2

Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân

này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 - +5V. Tuy

nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 - +5V.

Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 - +5V.

D0 - D7

D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và

D0 là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã

được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức

thấp


52


CHƯƠNG 3

CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH

3.1 CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ.

Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của

cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế

một yếu tố hết sức quan trọng đó là “ nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ

cảm nhận của cảm biến”. Cụ thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn

trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này


53


( bán dẫn, lưỡng kim….) do đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào

việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu ( 1

trong những yếu tố quyết định giá cảm biến nhiệt ).

Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi

trường cần đo.

3.1.1 Phân loại cảm biến nhiệt

- Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ).

- Nhiệt điện trở ( RTD-resitance temperature detector ).

- Thermistor.

- Bán dẫn ( Diode, IC ,….).

- Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc ( hỏa kế- Pyrometer ). Dùng

hồng ngoại hay lazer.

3.1.2 Cặp nhiệt điện ( Thermocouples ).

- Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu.

- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV).

- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.

- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao.

- Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…

- Tầm đo: -100 D.C <1400 D.C

Hình 3. 1 Cặp nhiệt điện


54


- Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu

đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi có sự chênh lệch

nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu

lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này

tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ,

mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau: E, J, K, R, S, T. Các bạn lưu ý điều

này để chọn đầu dò và bộ điều khiển cho thích hợp.

- Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến

không chính xác là chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó

( offset trên bộ điều khiển ).

Lưu ý khi sử dụng:

- Từ những yếu tố trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng ta lưu ý là

không nên nối thêm dây ( vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều ).

Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng ( đừng cho cọng dây này dính vào

môi trường đo ). Cuối cùng là nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.

- Lưu ý: Vì tín hiệu cho ra là điện áp ( có cực âm và dương ) do vậy cần

chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng

3.1.3 Thermistor

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…

- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.

- Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.

- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.

- Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện

tử.

- Tầm đo: 50 <150 D.C.

Cấu tạo Thermistor.

- Thermistor được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các bột này được hòa trộn

theo tỉ lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao.


55


Và mức độ dẫn điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.

- Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ;

Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại

NTC.

- Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy

người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các mục đích

bảo vệ, ngắt nhiệt, các bác nhà ta thường gọi là Tẹt-mít. Cái Block lạnh nào

cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây động cơ.


- Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý

hai loại PTC và NTC ( gọi nôm na là thường đóng/ thường hở ) Có thể test dễ

dàng với đồng hồ VOM.

- Nên ép chặt vào bề mặt cần đo.

- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.

- Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây.

Hình 3. 2 thermistor

3.1.4 Bán dẫn

- Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.

- Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

- Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn

giản.

- Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.

- Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các

mạch điện tử.

- Tầm đo: -50 <150 D.C.


56


Hình 3. 3 Bán dẫn

- Cảm biến nhiệt Bán Dẫn là những loại cảm biến được chế tạo từ những chất

bán dẫn. Có các loại như Diode, Transistor, IC. Nguyên lý của chúng là dựa trên

mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường. Ngày nay

với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn đã cho ra đời rất nhiều loại cảm

biến nhiệt với sự tích hợp của nhiều ưu điểm: Độ chính xác cao, chống nhiễu tốt,

hoạt động ổn định, mạch điện xử lý đơn giản, rẽ tiền,….

- Ta dễ dàng bắt gặp các cảm biến loại này dưới dạng diode ( hình dáng tương

tự Pt100), các loại IC như: LM35, LM335, LM45. Nguyên lý của chúng là nhiệt

độ thay đổi sẽ cho ra điện áp thay đổi. Điện áp này được phân áp từ một điện áp

chuẩn có trong mạch.

Gần đây có cho ra đời IC cảm biến nhiệt cao cấp, chúng hổ trợ luôn cả chuẩn

truyền thông I2C ( DS18B20 ) mở ra một xu hướng mới trong “ thế giới cảm

biến”.

IC cảm biến nhiệt DS18B20


57



- Vì được chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém

bền, không chịu nhiệt độ cao. Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm

biến.

- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào đó, ngoài

dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm

biến này để đạt được sự chính xác.

- Loại cảm biến này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao,

hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.

3.1.5 Nhiệt kế bức xạ ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer ).

- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.

- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.

- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi

trường đo.

- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.

- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.

- Tầm đo: -54 <1000 D.F.

- Nhiệt kế bức xạ ( hỏa kế ) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ

của những môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc được

( lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến).

- Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc.

Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức

xạ năng lượng. Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định. Hỏa kế sẽ

thu nhận bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo.


- Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm đo khác nhau, tuy


58


nhiên đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc

trực tiếp với vật cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu nhiều

ảnh hưởng của môi trường xung quanh ( góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi

trường ).

3.1.6 Cảm biến nhiệt độ LM35

LM35 là một họ IC cảm biến nhiệt độ sản xuất theo công nghệ bán dẫn dựa

trên các chất bán dẫn dễ bị tác động bởi sự thay đổi của nhiệt độ , đầu ra của

cảm biến là điện áp(V) tỉ lệ với nhiệt độ mà nó được đặt trong môi trường cần

đo.

Họ LM35 có rất nhiều loại và nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau.


59


Hình 3. 4 Cảm biến nhiệt độ LM35

Đặc điểm nổi bật

Đo nhiệt độ với thang đo nhiệt bách phân (0 C)

Độ phân giải : 10mV/10C

Khả năng đo nhiệt độ trong khoảng: - 55 đến +150 (0 C)

Nguồn áp hoạt động : 4V đến 30V

Điện áp đầu ra : +6V đến -1V

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo,chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản.

Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các

mạch điện tử.

3.2 CẢM BIẾN QUANG

3.2.1 Khái quát

a.Tính chất ánh sáng:

Ánh sáng có 2 tính chất cơ bản là sóng và hạt . Dạng sóng ánh sáng là sóng điện

từ phát ra khi có sự chuyển điện tử giữa các mức năng lượng nguyên tử của

nguồn sáng .


60


Vận tốc ánh sáng được xác định v = c/n

trong đó c vận tốc trong chân không c = 299792km/s

n chiết suất của môi trường truyền sóng

Sự liên hệ giữa tần số f và bước sóng :

Trong chân không :

Dãy phổ ánh sáng được biểu diễn như hình :

Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của nó với vật chất . Ánh

sáng bao gồm các hạt photon với năng lượng W phụ thuộc vào tần số .

W = hf

Trong đó h là hằng số Planck h = 6,6256.10-34Js

Trong vật chất các hạt điện tử luôn có xu hướng trở thành điện tử tự do . Để giải

phóng được các hạt điện tử khỏi nguyên tử thì cần 1 năng lượng tối thiểu bằng

năng lượng liên kết WL . Do đó nếu photon cần hấp thụ 1 hạt điện tử thì cần 1

điều kiện là W ≥ WL . Khi đó ta có ;


61


Bước sóng ngưỡng ( bước sóng lớn nhất ) của ánh sáng là bước sóng có thể gây

nên hiện tượng giải phóng điện tử được tính từ biểu thức :

Hiện tượng giải phóng hạt dẫn dưới tác dụng của ánh sáng bằng hiệu ứng quang

điện gây nên sự thay đổi tính chất điện của vật liệu . Đây là nguyên lý cơ bản

của cảm biến quang.

Dưới tác dụng của ánh sáng , hiệu ứng quang điện tỉ lệ thuận với số lượng hạt

dẫn được giải phóng trong 1 đơn vị thời gian . Ngay cả khi > S thì không thể

giải phóng tất cả các hạt dẫn bởi vì 1 số sẽ phản xạ từ bề mặt và số khác sẽ


62


chuyển năng lượng của chúng thành năng lượng của dao động nhiệt. Đối với vật

liệu có hệ số phản xạ R lớn và bị chiếu bởi ánh sáng đơn sắc có công suất thì :

Số photon chiếu đến trong 1 giây :

Số photon hấp thụ trong 1 giây :

Số hạt điện tử và lổ trống được giải phóng trong 1 giây :

Trong đó là hiệu suất lượng tử ( số điện tử hoặc lổ trống trung bình được giải

phóng khi 1 photon được hấp thụ )

b. Đơn vị đo quang

Năng lượng bức xạ ( Q ) là năng lượng phát xạ , lan truyền hoặc hấp thụ dưới

dạng bức xạ , được đo bằng Jun ( J ) .

hông lượng ánh sáng ( ) là công suất phát xạ , lan truyền hoặc hấp thụ , đo

bằng đơn vị oat ( W ).

Cường độ ánh sáng ( I ) là luồng năng lượng phát ra theo 1 hướng cho trước

dưới 1 đơn vị góc khối , có đơn vị đo là oat/steradian.

Độ chói năng lượng : là tỉ số giữa cường độ ánh sáng phát ra bởi 1 phần tử bề

mặt dA theo 1 hướng xác định và diện tích hình chiếu của phần tử này trên mặt

phẳng P vuông góc với hướng đó ( là góc giữa P và mặt phẳng

chứa dA ) . Độ chói đo bằng oat/steradian.m2 .


63


Độ rọi năng lượng ( E ) là tỉ số giữa luồng năng lượng thu được bởi 1 phần tử bề

mặt va diện tích phần tử đó . Độ rọi năng lượng được đo bằng oat/m2 .

Tên định nghĩa Đ/v thị giác Đ/v năng lượng

Luồng ( thông lượng )

Cường độ

Độ chói

Độ rọi

Năng lượng

Lumen ( lm )

Candela ( cd )

Candela/m2 ( cd/m2 )

Lumen/m2 hay lux ( lx )

Lumen.s ( lm.s )

Oat ( W )

Oat/sr ( W/Sr )

Oat/sr.m2 ( W/sr.m2 )

W/m2

Jun ( J )

c. Nguồn sáng :

Việc sử dụng 1 cảm biến chỉ có hiệu quả khi nó phù hợp với bức xạ ánh

sáng ( phổ , thông lượng , tần số ) . Nguồn sáng sẽ quyết định mọi đặc tính của

bức xạ vì vậy việc tìm hiểu nguồn sáng rất quan trọng trong việc chọn lựa và sử

dụng cảm biến.

- Đèn sợi đốt wonfram :

Được cấu tạo gồm 1 dây wonfram có vỏ bọc bằng thủy tinh hoặc thanh anh có

chứa chất khí hiếm hoặc halogen ( I2 ) . Đèn wonfram co đặc điểm :

Thông lượng lớn , dãy phổ rộng, có thể giảm bằng các tấm lọc.


64


Do có quán tính nhiệt lớn nên không thể thay đổi bức xạ 1 cách nhanh

chóng ,tuổi thọ thấp , dễ vở .

- Diode phát quang :

Thời gian hồi đáp nhỏ , khoảng vài ns do vậy có khả năng thay đổi theo tần số

cao .Phổ ánh sáng hoàn toàn xác định , độ tin cậy cao , bền theo thời gian Thông

lượng tương đối nhỏ ( ~ 10mW ) và nhạy với nhiệt độ là nhược điểm của đèn .

-Lazer :

Tia Lazer là nguồn sáng đơn sắc , độ chói lớn , rất định hướng và đặc biệt có

tính liên kết mạnh ( rất khó xãy ra tán sắc ánh sáng )

Lazer lá ánh sáng có bước song đơn sắc hòan toàn xác định , thông lượng lớn ,

có khả năng nhận được chùm tia mảnh với độ định hướng cao và truyền đi với

khoảng cách rất lớn .

3.2.2 Điện Trở Quang ( photo register )

Các cảm biến điện trở là sự phụ thuộc của điện trở vào thông lượng bức xạ

và phổ của bức xạ đó . Quang trở là 1 trong những cảm biến có độ nhạy cao .

Nguyên tắc chế tạo quang trở là dựa trên hiện tượng quang dẫn do kết quả của

hiệu ứng quang điện nội ( hiện tượng giải phóng hạt tải điện trong vật liệu dưới

tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẩn điện của vật liệu ).

a. Cấu tạo :


65


Cảm biến quang thường được cấu tạo bằng các chất bán dẫn đa tinh thể đồng

nhất hoặc đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc bán dẫn pha tạp chất .

Đa tinh thể : CdS, CdSe, CdTe , PbS, PbSe, PbTe.

Đơn tinh thể : Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp Au, Cu, Sb, In, SbIn, AsIn, PIn,

CdHgTe.

Tùy theo chất cấu tạo mà quang trở có vùng phổ làm việc khác nhau

b. Điện trở :

Một quang trở có giá trị điện trở tương đương với 2 điện trở ghép song song

gồm điện trở tối Rco và điện trở Rcp được xác định bởi hiệu ứng quang điện do

ánh sáng tác động .

Giá trị điện trở tối phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo , dạng hình học , kích thước và

nhiệt độ. Các chất PbS , CdS, CdSe có giá trị điện trở tối khá lớn : từ 104 đến 109

ở nhiệt độ 250C.

Các chất SbIn, SbAs, CdHgTe có giá trị điện trở tối khá nhỏ : từ 10 đến 103

ở nhiệt độ 25 0C

Điện trở Rcp được xác định theo biểu thức :

Trong đó a phụ thuộc vào vật liệu ,nhiệt độ và phổ bức xạ ánh sáng có giá trị

từ 0.5 đến 1

Do đó giá trị điện trở của quang trở là RC

Thông thường Rcp << Rco nên

Nghĩa là giá trị điện trở của cảm biến phụ thuộc mạnh vào ánh sáng tác dụng ,có

giá trị giảm rất nhanh khi độ rọi tăng lên .

Sự phụ thuộc của điện trở vào thông lượng ánh sáng không tuyến tính . Tuy

nhiên có thể tuyến tính hoá nó bằng cách ghép song song với 1 điện trở


66


Sự phụ thuộc của điện trở vào độ rọi sáng

Điện trở RC phụ thuộc vào nhiệt độ , độ nhạy nhiệt của quang trở càng nhỏ khi

độ rọi càng lớn . Giá trị điện trở sẽ bị giảm chậm ở những điều kiện làm việc

giới hạn khi độ rọi và điện áp đặt vào quá lớn .

c. Độ nhạy :

Dựa vào sơ đồ tương đương của quang trở , độ dẫn điện của quang trở là tỏng độ

dẩn sáng và độ dẫn tối .

Trong đó Gco là độ dẫn tối

Gcp là độ quang dẫn

Khi làm việc quang trở được phân cực 1 điện áp V sẽ có 1 dòng điện đi qua nó

được xác định


67


Trong đó Io dòng tối , Ip dòng quang điện

Tuy nhiên trong điều kiện sử dụng Io << Ip nên dòng quang điện có thể được xác

định theo biểu thức

Đối với luồng bức xạ có phổ xác định , tỹ lệ chuyển đổi tĩnh :

d. Ứng dụng quang trở

Những nhược điểm khi sử dụng quang trở là:

Quá trình hồi đáp phụ thuộc không tuyến tính vào thông lượng .

Thời gian hồi đáp lớn .

Các đặc trưng không ổn định ( già hóa ).

Độ nhạy phụ thuộc vào nhiệt độ .

Một số loại đòi hỏi phải làm nguội .

Do đó người ta không dùng quang trở để xác định chính xác giá trị thông

lượng mà được sử dụng để phân biệt mức ánh sáng : trạng thái sáng - tối hoặc

xung ánh sáng.

Việc xác định giá trị điện trở của quang trở hoặc xác định sự thay đổi cần

phải có mạch đo phù hợp , nghĩa là phải được cấp dòng không đổi và ghép theo

sơ đồ đo điện thế hoặc sơ đồ cầu Wheatstone, mạch khuếch đại thuật toán.


68


Trong thực tế thường được ứng dụng 2 trường hợp là điều khiển reley và thu tín

hiệu quang .

Sơ đồ ứng dụng quang trở

3.2.3 Diode Cảm Quang ( photo diode )

a. Nguyên tắc :

Khi cho 2 chất bán dẫn P và N tiếp xúc với nhau sẽ tạo nên vùng nghèo

hạt dẫn tại tiếp xúc , tại đó xuất hiện 1 điện trường gọi là ETX và hình thành 1

hàng rào điện thế VTX .

Khi không có điện thế ngoài thì dòng qua tiếp giáp có giá trị I=0 . Thực tế dòng

I lúc đó chính là dòng tổng của 2 dòng ngược chiều nhau và có cùng độ lớn :

Dòng khuếch tán của các hạt dẫn cơ bản khi tiếp xúc 2 chất bán dẫn.

Dòng hạt dẫn không cơ bản nhờ tác dụng của điện trường trong vùng

nghèo .


69


Khi đặt 1 điện áp lên vùng nghèo , chiều cao của hàng rào điện thế sẽ thay đổi

kéo theo sự thay đổi của dòng hạt dẫn cơ bản và bề rộng vùng nghèo . Điện áp

đặt lên vùng nghèo sẽ xác định giá trị dòng điện I

Khi điện áp ngược đủ lớn , chiều cao của hàng rào điện thế lớn đến mức dòng

khuếch tán của các hạt dẫn ( dòng cơ bản ) có thể bỏ qua và chỉ còn lại dòng

không cơ bản , nghĩa là I = IO , đây chính là dòng ngược của diode .

Khi chiếu sáng diode bằng bức xạ có bước sóng nhỏ hơn bước song ngưỡng (

< S ) sẽ hình thành thêm các cặp điện tử và lỗ trống . Để các hạt dẫn này tham

gia làm tăng độ dẫn , từ đó làm tăng dòng I. Điều quan trọng là ánh sáng phải

được chiếu đến vùng nghèo , sau khi đi qua 1 bề dày đáng kể của chất bán dẫn

và tiêu hao năng lượng ( càng đi vào sâu thì thông lượng càng giảm )

Trong thực tế các vật liệu thường được dùng để chế tạo photodiode là Si, Ge,

( dùng để thu ánh sánh nhìn thấy được và hồng ngoại gần ) GaAs, InAs, InSb,

HgCdTe ( dung để thu hồng ngoại )

b. Độ nhạy :

Đối với 1 bức xạ có phổ xác định , dòng quang điện I tuyến tính với thông lượng

trong 1 khoảng tương đối rộng . Độ nhạy được xác định :

ứng với ≤ S

hiệu suất lượng tử

R hệ sồ phản xạ

hệ số hấp thụ

h hằng số Planck h = 6,6256.10-34Js

c. Chế độ sử dụng photodiode :


70


Có 2 chế độ sử dụng : chế độ quang dẫn và chế độ quang thế .

- Chế độ quang dẫn

Chế độ quang dẫn được đặc trưng bởi độ tuyến tính cao , thời gian hồi đáp ngắn

và dãi thông lớn . Có 2 dạng sơ đồ

Dạng sơ đồ cơ sở :

Trong sơ đồ ta có :

Nếu tăng giá trị Rm sẽ làm giảm nhiễu . Tổng trở ngã vào phải lớn để giảm ảnh

hưởng của nội trở diode

Dạng sơ đồ tác động nhanh


71


Khi đó ta có :

Điện trở tải của diode nhỏ và gần bằng , trong đó K là hệ số khuếch đại ở

tần số làm việc.

Tụ C2 có nhiệm vụ bù trừ ảnh hưởng của tụ kí sinh C1 với điều kiện

. Bộ khuếch đại sử dụng dòng vào rất nhỏ và suy giảm do nhiệt không đáng kể .

- Chế độ quang thế

Trong chế độ này mạch có thể làm việc ở chế độ tuyến tính hoặc logarit

tuỳ thuộc vào tải , ít nhiễu , thời gian hồi đáp lớn và dải thông nhỏ , đặc biệt

nhạy cảm với nhiệt độ khi làm việc ở chế độ logarit.


72


3.2.4 Transistor Quang ( photo transistor )

a. Cấu tạo và nguyên tắc :


73


Transistor quang được cấu tạo bằng cbd loại Si , được chế tạo theo loại

transistor NPN sao cho có vùng cực B có khả năng cảm nhận ánh sáng từ bên

ngoài .

Khi transistor quang làm việc thì được phân cực cho cực C và E nên điện

áp phân cực tập trung toàn bộ vào vùng chuyển tiếp B-C ( phân cực ngịch ). Khi

chuyển tiếp B-C được chiếu sáng ( cực B nhận ánh sáng ) thì transistor quang

hoạt động giống với diode quang ở chế độ quang dẫn với dòng ngược .

Khi đó ta có :

với Io là dòng ngược tối

Ip là dòng quang điện do tác dụng của thông lượng chiếu qua bề dày X . Ta có

hiệu suất lượng tử

R hệ sồ phản xạ

hệ số hấp thụ

h hằng số Planck h = 6,6256.10-34Js

c vận tốc truyền trong chân không

b. Sơ đồ dùng transistor quang :

Transistor quang có thể dung làm bộ chuyển mạch hoặc làm phần tử tuyến tính .

Ở chế độ chuyển mạch có thể cho phép dòng đi qua tương đối lớn , còn ở chế độ


74


tuyến tính thì ít được sử dụng vì độ tuyến tính kém nên thường người ta dùng

diode quang .

Transistor quang ở chế độ chuyển mạch :

Trong trường hợp này sử dụng thông tin dưới dạng nhị phân :

Có hay không có tín hiệu quang ( không có bức xạ hặc có bức xạ ).

Ánh sáng nhận được nhỏ hơn hay lớn hơn ánh sáng ngưỡng ban đầu

Transistor làm việc ở chế độ D : dẫn bão hoà hoặc ngưng dẫn . Hoạt động như 1

reley ,hoặc cổng logic .

Tốc độ chuyển mạch của transistor quang bị giới hạn đáng kể bởi nội trở của

nó . Tốc độ náy có thể cải thiện bằng cách ghép thêm vào mạch 1 bộ khuếch đại

hoặc ghép thêm transistor dưới dạng darlingtone ( với điều kiện mạh phải có trở

kháng vào nhỏ )


75


3.3 Cảm biến chuyển động

3.3.1 PIR

Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ

cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Đây chính là loại

cảm biến được sử dụng khá rộng rãi hiện nay.Tia hồng ngoại (IR) chính là các

tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong 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 tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác,

như con người con vật...

3.3.1.1 Cấu tạo ,nguyên lý đầu dò PIR

Hình 3. 5 Đầu dò PIR


76


Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3

chân ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc

có thể từ 3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính

Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng

ngăn tia tử ngoại

Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di

chuyển ngang

Hình 3. 6 Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động


77


Hình 3. 7 Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt

Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến

trong đầu dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia

nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến

hồng ngoại, vậy khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thấy xuất

hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều

khiển hay báo động.

Hình sau dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại:

Hình 3. 8 Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại


78


Hãy nói về các tia nhiệt:

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 (hình trên), 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 được điều ổn 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 người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị

motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.

Chất liệu:

Hình sau cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric dùng làm cảm biến dò tia nhiệt.

Hình 3. 9 Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với 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, do tín hiệu yếu nên cần

mạch khuếch đại.

Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào

cực Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến

pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn

nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt

và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là


79


đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều

khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ

vào nhà.

3.3.2 Kính hội tụ

Bây giờ hãy nói đến thiết bị tiêu tụ gom tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng

PIR:

Chúng ta biết các tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để

tăng độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo chức năng tiêu tụ, quen gọi là

kính Focus, hình dưới đây cho thấy các mặt sóng của các tia sáng khi đi qua một

mặt kính lồi đã được cho gom lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm hay

điểm nóng (dùng kính lúp tạo ra điểm nóng, điểm nóng này có thể đốt cháy

giấy).

Hình 3. 10 Kính hội tụ

Khuyết điểm của loại kính hội tụ dùng mặt lồi thông thường là khi mặt kính mở

rộng, điểm tiêu tụ sẽ không nằm ở một chổ, người ta cho hiệu chỉnh sai lệch này


80


bằng mặt kính Fresnel (Bạn xem hình, các mặt cong ở xa trục quang đã được

chỉnh lại). Bạn thấy khi ở xa trục quang học, độ cong của mặt kính được hiệu

chỉnh lại, với cách làm này, chúng ta sẽ có thể hội tụ nhiều tia sáng tốt hơn, trên

một diện tích rộng lớn hơn và như vậy sẽ tăng được độ nhậy cao hơn và có góc

dò rộng hơn.

Tìm hiểu kính Fresnel.

Hình 3. 11 kính Fresnel

Để hiểu rõ hơn về cách tiêu tụ dùng kính Fresnel, Bạn có thể Click và

Xem nguyên lý kính Fresnel, Từ giải thích qua đoạn phim ngắn này, Bạn sẽ thấy

kính Fresnel tạo tính tiêu tụ tốt hơn loại kính lồi thông thường nhất là khi mở

rộng mặt kính.

3.3.3 Một số mạch ứng dụng

-Một sơ đồ mạch chống trộm điển hình:

Sau đây là một sơ đồ điển hình cho thấy cách kết hợp giữa đầu dò PIR và

mạch khuếch đại, mạch so áp (dùng ic LM324) và mạch tạo trễ (dùng ic logic

CD4538) để có các tiếp điểm lá kim (của một relay) dùng điều khiển các dụng

cụ điện khác.


81


Hình 3. 12 Mạch điện điển hình dùng cho đầu dò PIR

Phân tích sơ đồ mạch điện:

Sơ đồ cho thấy, bộ đầu do PIR có 3 chân, chân 3 cho nối masse, chân 1 nối vào

đường nguồn và chân 2 cho xuất ra tín hiệu, nguyên do phải phân cực cho đầu

PIR là vì bên trong nó có dùng transistor FET. R2 (100K) là điện trở lấy tín

hiệu. Tín hiệu này cho qua 2 tầng khuếch đại với IC1A và IC2B. Ở đây, người ta

dùng mạch hồi tiếp nghịch với R4 (1M), R3 (10K) và tụ C2 (10uF) để định độ

lợi cho tầng khuếch đại này (do 1M/10K = 100, nên độ lợi tầng này lấy khoảng

100), tụ C3 (0.1uF) có tác dụng ép dãy tần hẹp lại, chỉ cho làm việc ở vùng tần

thấp bỏ vùng tần cao (vì tác nhân nhiệt có quán tính lớn, thường thay đổi rất

chậm), tín hiệu lấy ra trên chân 1 cho qua điện trở giảm biên R5 (10K) và tụ liên

lạc C4 (10uF) vào tầng khuếch đại sau trên chân số 6.

Mạch dùng điện trở R6 (1M), diode D1, D2 và điện trở R7 (1M) tạo thành cầu

chia áp, nó lấy áp phân cực cho chân 5 của tầng khuếch đại và tạo điện áp mẫu

(Vref) cấp cho chân 9 (ngả vào đảo) và chân 12 (ngả vào không đảo) của 2 tầng

so áp IC1C và IC1D. Điện trở R8 (1M) và tụ C5 (0.1uF) tạo tác dụng hồi tiếp


82


nghịch, ổn định cho tầng khuếch đại IC1B. Tín hiệu cảm biến sau khi được

khuếch đại cho ra trên chân 7, rồi cùng lúc đưa vào 2 tầng so áp trên chân 10 và

chân 13. Đây là 2 tầng so áp có chu trình hồi sai, dùng tạo ra xung kích thích có

độ dóc tốt, kích vào tầng đa hài đơn ổn trong ic CD4538, diode D3 và diode D4

có công dụng cách ly tránh ảnh hưởng qua lại của 2 đường ra trên chân 8 và

chân 14.

CD 4538 là ic logic có 2 tầng đơn ổn, nó định thời gian quá độ (thời gian

trễ) theo thời hằng của điện trở R10 (1M) và tụ C6 (1uF) trên chân số 2. Xung

làm chuyển trạng thái đưa vào trên chân 4, khi chuyển mạch mức áp cao cho

xuất hiện trên chân số 6, nó sẽ kích dẫn transistor thúc Q1, và Q1 cấp dòng cho

relay để đóng các tiếp điểm lá kim. Do dùng mạch đơn ổn, định thời theo thời

hằng của R10 và tụ C6, nên chỉ sau một thời gian qui định, mạch sẽ tự trở lại

trạng thái ổn cố, Q1 sẽ tắt và relay sẽ bị cắt dòng và nhã tiếp điểm lá kim ra

Mạch có thể làm việc với mức nguồn nuôi từ 5 đến 12V (Bạn chú ý mức nguồn

nuôi để chọn loại relay cho thích hợp).

Tóm lại, khi có người đi ngang qua bộ đầu dò, nguồn thân nhiệt của người hay

con vật sẽ tác kích vào đầu dò PIR, thì relay sẽ được cấp dòng để đóng các tiếp

điểm lá kim,chúng ta có thể dùng các tiếp điểm này để mở đèn, và sau một lúc

mạch đơn ổn trở về trạng thái vốn có và đèn sẽ tự tắt. Chúng ta đã có mạch tắt

mở đèn theo "hơi người qua lại".

Tư liệu về 2 ic LM324 và CD4538 dùng trong mạch:

Hình 3. 13 Sơ đồ nguyên lý IC LM324


83


Trong ic LM324 có 4 tầng khuếch đại toán thuật (op-amp), Bạn có thể

dùng các tầng khuếch đại op-amp này để khuếch đại các tín hiệu hay dùng làm

tầng so áp

Hình 3. 14 Mạch đa hài 2 tầng

Đây là ic có 2 bộ đa hài đơn ổn, thời gian quá độ có thể xác định theo

mạch thời hằng với điện trở và tụ điện. Mạch sẽ tự trở lại trạng thái ổn cố sau

thời gian qui định. IC này rất thông dụng trong các mạch điều khiển.


84


3.3.4 Các sơ đồ mạch điện tham khảo

Sau đây là các sơ đồ tham khảo (tôi sưu tầm từ trên mạng), trong các sơ đồ này,

bộ đầu dò PIR dùng phát hiện chuyển động của các nguồn thân nhiệt của người

và con vật và cho xuất tín hiệu để đóng mở đèn hay mạch báo động, nguyên lý

làm việc cũng tương tự như mạch điện điển hình đã phân tích ở phần trên..

- Mạch 1: Mạch dùng ic HT7601B chuyên dùng cho đầu dò cảm biến PIR,

dùng làm mạch tự tắt mở đèn theo hơi người, làm việc trực tiếp với nguồn điện

AC, cho giảm áp bằng tụ và tắt mở đèn bằng TRIAC

Hình 3. 15 Mạch tắt mở đèn bằng đầu dò PIR (Dùng TRIAC, nguồn vào AC


85


Mạch 2: Mạch dùng ic KC778B chuyên dùng cho đầu dò cảm biến PIR, dùng

làm mạch tự tắt mở đèn theo hơi người, làm việc trực tiếp với nguồn điện AC,

cho giảm áp bằng tụ và tắt mở đèn bằng TRIAC.


86


Mạch 3: Mạch dùng ic HT7601A chuyên dùng cho đầu dò cảm biến PIR, dùng

làm mạch tự tắt mở đèn theo hơi người, làm việc trực tiếp với nguồn điện AC,

cho giảm áp bằng tụ và tắt mở đèn bằng relay.

Hình 3. 16 Mạch tắt mở đèn bằng đầu dò PIR (dùng relay, nguồn vào AC)


87


- Mạch 4: Mạch dùng ic KC778B chuyên dùng cho đầu dò cảm biến

PIR, dùng làm mạch tự tắt mở đèn theo hơi người, làm việc trực tiếp với nguồn

điện AC, cho giảm áp bằng tụ và tắt mở đèn bằng tiếp điểm của relay

Hình 3. 17 Mạch cảm biến chuyển động


88



PIR, dùng làm mạch tự tắt mở đèn theo hơi người, làm việc trực tiếp với nguồn

điện DC (12V), tắt mở đèn bằng relay và có trang bị quang trở (SCd) để mạch

chỉ tác dụng trong đêm tối,

Hình 3. 18 Mạch dò PIR phát hiện người vật di chuyển ngang


89



PIR, dùng để phát hiện người theo thân nhiệt, dùng điều khiển với các loại thiết

bị cắm lỗ OUTPUT, làm việc với nguồn điện DC, có dùng quang trở (SCd) để

mạch chỉ có tác dụng trong đêm tối.

Hình 3. 19 Mạch tắt mở đèn theo cảm ứng nguồn nhiệt di động


90


Hình 3. 20 Mạch dò di động dùng đầu dò PIR

CHƯƠNG 4

THI CÔNG MÔ HÌNH

4.1 Sơ đồ nguyên lý


91


Hình 3. 21 Sơ đồ nguyên lý

4.1.1 Nguyên lý làm việc

Để đo lường nhiệt độ trong mạch dùng LM35 ây là loại cảm biến có độ chính

xác cao, tầm hoạt động tuyến tính từ 0-128 độ C, tiêu tán công suất thấp,Chuyển

đổi từ tương tự sang số dùng ic ADC8084, hiển thị dùng LCD


92


Tín hiệu tương tự từ chân 2 cua LM35 được đưa vào chân 6 (vin+) của

ADC0804 để chuyển thành tín hiệu số,chân 1(cs) cua ADC tích cực ở mức

thấp, R4 và C1 tạo dao động riêng cho ADC. Tín hiệu số từ ADC được đưa vào

port 3 của VDK tín hiệu ra từ port 0 được hiển thị bằng LCD.Trở treo RP1 giúp

truy nhập được ở port 0.

Tín hiệu đầu ra của cảm biến chuyển động sẽ là 0V hoặc 5V phụ thuộc vào tín

hiệu đầu vào,tức là khi đầu vào được kích thích bởi ánh sáng hồng ngoại thì đầu

ra sẽ là 5V.tín hiệu ra sẽ qua transitor Q1 khuyech đại rồi đến port 2 của

VDK,Tín hiệu ra trên port 1 của VDK qua transitor Q2 để điều khiển Relay. khi

có ánh sáng thì Relay đóng, khi ko có ánh sáng thi Relay mở. Bộ tạo giao động

cho VDK gồm C5,C6,X1.


93


KẾT LUẬN

Kết thúc thời gian thực tập được sự giúp đỡ tận tình của thầy Hoàng Văn

Quang cùng với sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành xong báo cáo thực

tập của mình.

Sau khi hoàn thành thời gian thực tập, em cũng đã tìm hiểu và nắm vững hơn

kiến thức về cảm biến, đặc biệt về cảm biến chuyển động, cảm biến quang và

cảm biến nhiệt độ, em đã áp dụng được những cảm biến đó vào thực tế với mô

hình nhà thông minh

Với thời gian có hạn, hơn nữa đề tài được làm độc lập bởi một sinh viên,

phạm vi của đề tài khá rộng nên khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình

hoàn tất đề tài

Cuối cùng, một lần nữa em xin gửi lời cám ơn đến tất cả các Thầy, Cô đã dậy

dỗ và cung cấp cho em nhiều kiến thức quý báu trong quá trình em theo học tại

trường


94


Tài Liệu Tham Khảo

Sách:

1. Tác giả :Dương Minh Trí, Linh Kiện Quang Điện Tử , Nxb Khoa Học Kĩ Thuật, xb năm 1994

2. Tác giả : Nguyễn Văn Hòa, Giáo Trình Đo Lường Điện Và Cảm Biến Đo Lường, Nxb Giáo Dục, năm 1998

3. Tác giả :Phan Quốc Phô, Giáo Trình Cảm Biến, Nxb KHKT, xb năm 2001

4. Tác giả :Ts.Hoàng Minh Công, Giáo trình Cảm biến công nghiệp, xb năm 2004

5. Author: Frank Ebel, Proximity Sensors Siegfried Nestel

Website:

http://www.hoiquandientu.com

http://www.dientuvietnam.com

http://www.tailieu.vn

http://www.ebook.edu.vn


95

http://www.ebook.edu.vn/

http://www.tailieu.vn/

http://www.dientuvietnam.com/

http://www.hoiquandientu.com/

Documents

Do an Duc 4