báo cáo thực tập hệ thống nhúng điều khiển tốc độ động cơ bằng công nghệ rfid

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.88 MB, 41 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Nghĩa</b>

Sinh viên thực hiện:

<b>Nguyễn Đức Minh Sang MSSV:20161253 Nhóm: 02CLC Lớp: 20161CLDT2BĐinh Ngọc Hải MSSV: 20161185 Nhóm: 02CLC Lớp: 20161CLDT2B</b>

<b>BÁO CÁO THỰC TẬPHỆ THỐNG NHÚNG</b>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

Trường Đại Học Sư phạm kỹ Thuật TP.HCM Số 1 Võ Văn Ngân, Phường Linh Chiểu, TP.Thủ Đức, Tp.HCM.

<b>ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÔNG NGHỆ RFID</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU...2</b>

<b><small>1.2 Mục tiêu nghiên cứu... 2</small></b>

<b><small>1.3. Phương pháp nghiên cứu...3</small></b>

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...3</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Công nghệ RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) là một công nghệ được sử dụng để truyền thông tin từ một thẻ RFID tới một đầu đọc RFID thơng qua sóng vơ tuyến. Khi thẻ RFID được đặt gần đầu đọc, thông tin sẽ được truyền qua sóng vơ tuyến và đầu đọc sẽ nhận được thơng tin đó. Cơng nghệ RFID được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả trong các lĩnh vực điều khiển động cơ. Việc sử dụng công nghệ RFID trong việc điều khiển tốc độ cơ có thể mang lại nhiều lợi ích. Với cơng nghệ này, ta có thể tạo ra một hệ thống tự động điều khiển tốc độ cơ từ xa. Khi tín hiệu được truyền qua sóng vơ tuyến từ thẻ RFID, bộ điều khiển có thể nhận được thơng tin về tốc độ của máy khí và điều chỉnh tốc độ cơ khí theo ý muốn. Điều này sẽ giúp tăng tính chính xác và hiệu quả của q trình điều khiển tốc độ, từ đó giảm thiểu rủi ro tai nạn và tăng khả năng kiểm tra giám sát trong quá trình hoạt động. Do đó nhóm đã

<b>thực hiện đề tài “Điều khiển tốc dộ động cơ bằng thẻ RFID”</b>

<b>1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU</b>

❖ Đề tài có những mục tiêu chính như sau: Sử dụng thẻ tag và đầu đọc RC522

Viết chương trình điều khiển cho Raspberry Pi 4 Lắp ráp mơ hình

<b>1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU</b>

Tìm hiểu tổng quan về lý thuyết của đề tài Đọc hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài Thiết kế phần cứng vàt thiết kế phần mềm Thực nghiệm và kiểm chứng sản phẩm

CHƯƠNG 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

<b>2.1. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG2.1.1. Giới thiệu về Raspberry Pi 4 a. Raspberry Pi là gì?</b>

Raspberry Pi là cái máy tính giá 35USD kích cỡ như iPhone và chạy hệ điều hành Linux. Được phát triển bởi Raspberry Pi Foundation là tổ chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người có thể sử dụng được trong những cơng việc tùy biến khác nhau.

Hình 2.1: Raspberry Pi 4 Model B

<b>b. Cấu trúc phần cứng Raspberry Pi 4.</b>

CHƯƠNG 2

CHNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình 2.2: Cấu tạo của Raspberry Pi

Raspberry Pi 4 Model B ra mắt tháng 6/2019 với nhiều nâng cấp rất đáng kể giúp tăng hiệu năng của máy tính mini này lên tới 3x lần.

Thơng số kỹ thuật của Raspberry Pi 4 Model B:

Broadcom BCM2711, Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz

RAM: 2GB, 4GB hoặc 8GB LPDDR4-2400 SDRAM

Wifi chuẩn 2.4 GHz và 5.0 GHz IEEE 802.11ac. Bluetooth 5.0, BLE Cổng mạng Gigabit Ethernet

Hai cổng USB 3.0 và 2 cổng USB 2.0 Chuẩn 40 chân GPIO

Hỗ trợ 2 cổng ra màn hình chuẩn Micro HDMI với độ phân giải lên tới 4K Cổng MIPI DSI

Cổng MIPI CSI

Cổng AV 4 chân H.265 (4kp60 decode), H264 (1080p60 decode, 1080p30 encode)

Khe cắm Micro-SD cho hệ điều hành và lưu trữ

Nguồn điện DC 5V – 3A DC chuẩn USB-C 5V DC via GPIO header (minimum 3A*)

Hình 2.3: Sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Raspberry Pi tương thích với các phiên bản hệ điều hành khác nhau như: Raspbian, RaspbianVN Customize, OpenELEC, Ubuntu,…

<b>Phần mềm Raspbian</b>

Raspbian là phiên bản hệ điều hành phổ biến nhất trên Raspberry Pi. Raspbian là một hệ điều hành dễ sử dụng. Nó là nền tảng rất tốt cho những người mới bắt đầu làm quen với Raspberry Pi. Raspbian bao gồm các ứng dụng đa phương tiện và đồ họa (xem ảnh, xem phim, soạn thảo notepad).

Hình 2.4: Giao diện của Raspberry.

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

- Phần mềm IP Scanner

Sau khi hoàn tất tải về các phần mềm ta tiến hành cài đặt hệ điều hành Raspbian.

<b>1. Cài hệ điều hành Raspbian cho Raspberry Pi:</b>

Mở phần mềm Raspberry Pi Imager đã tải trước đó và làm theo thứ tự

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Hệ điều hành đang được cài vào thẻ nhớ ( trong quá trình tải hệ điều hành Raspberry phải được kết nối với mạng )

<b>2. Tạo 1 file SSH trong folder chứa HĐH</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Nhấn Enter nó sẽ xuất hiện màn hình bên dưới và chọn “Interface Options”

Nhấn Enter và chọn “VNC”

Nhấn Enter chọn “Yes”

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Nhấn Enter

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Nhấn Enter Nhấn Enter để kết thúc

<b>6. Mở phần mềm Advanced ID Scanner</b>

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Làm như hình rồi nhấn: “OK”

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>a. Định nghĩa</b>

Mạch cầu H điều khiển động cơ L298N cho phép kiểm soát tốc độ và hướng của hai động cơ DC ,hoặc kiểm soát một động cơ bước lưỡng cực một cách dễ dàng.

❖ Module điều khiển động cơ L298N

Hình 2.5: Module điều khiển động cơ L298N.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Bảng 2.1: Chức năng các chân.

<b>TÊN CHÂNCHỨC NĂNG</b>

IN3 & IN4 Các chân đầu vào điều khiển hướng quay của Động cơ B

❖ Sơ đồ nguên lý:

<b>Nguyên lý hoạt động:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b> Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý module L298N</b>

Hai chân ENA và ENB dùng để điều khiển các mạch cầu H trong L298. Nếu ở mức logic “1” (nối với nguồn 5V) thì cho phép mạch cầu H hoạt động, nếu ở mức logic “0” thì mạch cầu H khơng hoạt động

Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào Khi ENA = 1:

INT1 = 1; INT2 = 0: động cơ quay thuận INT1 = 0; INT2 = 1: động cơ quay nghịch INT1 = INT2: động cơ dừng ngay tức thì

<b>Thơng số kỹ thuật</b>

Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A

Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V Dịng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃) Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

CHƯƠNG 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hình 2.9: Động cơ DC

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>2.1.5.RFID MFRC-522 NFC 13.56MHZa. Đầu đọc (Reader)</b>

<b>Giới thiệu:</b>

MFRC-522 là một IC đọc/ghi tích hợp cao được thiết kế để giao tiếp không tiếp xúc ở tần số 13,56 MHz. Nó hỗ trợ các giao thức như ISO/IEC 14443 A/B

MFRC-522 hỗ trợ các giao thức như ISO/IEC 14443 A/B, MIFARE và FeliCa, cho phép đọc và ghi dữ liệu trên thẻ RFID tương ứng.

Tiêu chuẩn ISO/IEC 14443 A: tiêu chuẩn này sử dụng phương thức truy cập bằng đường tải với tần số 106 kbps hoặc 212 kbps. Điểm nổi bật của tiêu chuẩn này hỗ trợ nhiều thẻ trong cùng một lúc.

Tiêu chuẩn ISO/IEC 14443 B: tiêu chuẩn này sử dụng phương thức truy cập bằng đường tải với tần số 106 kbps. Điểm nổi bật của tiêu chuẩn này hỗ trợ khoảng cách đọc xa hơn so với tiêu chuẩn ISO/IEC 14443A, tuy nhiên, nó chỉ hỗ trợ một thẻ trong cùng một thời điểm.

Chip đọc RFID: MFRC-522 là một IC đọc/ghi tích hợp cao được thiết kế để giao tiếp không tiếp xúc ở tần số 13,56 MHz.

Anten: Là thành phần quan trọng giúp mơ-đun có thể đọc được các thẻ RFID trong khoảng thời gian gần nhất.

Vi điều khiển: Mô-đun sử dụng một vi điều khiển để điều khiển các hoạt động của chip đọc RFID và giao tiếp với các thiết bị bên ngồi như máy tính hoặc vi điều khiển khác.

Các linh kiện điện tử khác: Bao gồm các linh kiện điện tử khác như điện trở, tụ điện, cuộn cảm và các linh kiện khác để giúp mô-đun hoạt động ổn định và chính xác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 2.10: Reader.

Đây là thẻ thụ động, thẻ khơng có nguồn năng lượng riêng và phụ thuộc vào năng lượng từ sóng radio phát từ đầu đọc để hoạt động. Khi thẻ được đặt gần đầu đọc, sóng radio từ đầu đọc sẽ truyền năng lượng đến anten trên thẻ, làm cho chip trên thẻ hoạt động để truyền dữ liệu về đầu đọc.

Hình 2.11: thẻ Tag.

Thơng Số Kĩ Thuật Module RFID RC522

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

- Nguồn: 3.3VDC, 13 – 26mA - Dòng ở chế độ chờ: 10-13mA - Dòng ở chế độ nghỉ: <80uA - Tần số sóng mang: 13.56MHz

- Khoảng cách hoạt động: 0 60mm (mifare1 card) ～ - Giao tiếp: SPI

- Tốc độ truyền dữ liệu: tối đa 10Mbit/s - Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 80 ° C

- Hỗ trợ: ISO / IEC 14443A /MIFAR - Kích thước: 60mm×40mm

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Hình 3.2. Sơ đồ nối dây.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<b>3.3. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

print (x, "distance: ", distance) dist_add = dist_add + distance time.sleep(.1) # 100ms interval between

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

print ("Waiting For Sensor To Settle") time.sleep(0.3) #settling time

Hệ thống hoạt động dựa trên dữ liệu cảm biến đo được từ bồn nước, hệ thống gửi dữ liệu đo được về web điều khiển đồng thời sẽ báo hiệu cho người sử dụng biết qua led và cịi báo động(buzzer):

Hệ thống bồn nước được thiết kế có 2 mức báo động:

-Mức nước thấp: để tránh tình trạng bồn nước cạn sạch khi sử dụng thì sẽ thiết lập một mức nước thấp(low water level). Mức nước thấp sẽ đặt gần đáy bồn 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

nước thấp này thì đèn led sẽ nhâp nháy liên tục báo hiệu nước gần cạn, lúc đó máy bơm sẽ tự động bơm nước vào bồn.

-Mức nước cao: đây là mực nước báo hiệu bồn nước sắp đầy tránh tình trạng bơm nước tràn ra ngồi gây lãng phí nguồn nước. Mức nước cao sẽ được đặt ở gần mặt bồn cách mặt bồn khoảng 10%. Khi bơm nước gần đầy qua mức nước cao thì lúc này đèn led ở mức nước cao sẽ sáng cùng lúc đó cịi báo động sẽ vang lên báo hiệu nước đã đầy và máy bơm sẽ được ngắt.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

<b> Đo khoảng cách bồn:</b>

CHƯƠNG 4

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Lần đầu hệ thống sẽ đo khoảng cách của bồn. Cùng lúc này trên web điều khiển sẽ thiết lập bồn nước theo các số đo ta có được từ cam biến.

Đồng thời, sẽ thiết lập mức nước thấp và cao. -Khi ở dưới 3cm sẽ là mức nước thấp -Khi ở trên 7cm sẽ là mức nước cao

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Cảm biến khi đo được nước ở dưới mức thấp đã cài đặt thì lúc này hệ thống cảnh báo sẽ cho ta biết, led vàng nhấp nháy liên tục.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<b>Khi mực nước nằm trong khoảng cho phép:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Vì mực nước nằm trong khoảng an toàn nên hệ thống báo động sẽ tắt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Khi nước bơm qua giới hạn giới hạn cho phép ở mức cao lúc này hệ thống báo động sẽ được bật lên, led ở mức cao sẽ sáng và còi báo động vang lên.

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Hệ thống cịn thơ sơ, chưa được tối ưu. Tuy nhiên thời gian phản hồi từ cảm biến đo được còn hơi lâu, cảm biến không đo được ở những chỗ không bằng phẳng trong bể.

<b>Hướng phát triển:</b>

Hệ thống bồn nước thơng minh có thể được phát triển theo hướng như sau:

- Sử dụng cảm biến: Hệ thống có thể được trang bị các cảm biến để theo dõi mức nước trong bồn và cung cấp thông tin về mức nước cho người dùng.

-Kết nối Internet of Things (IoT): Bằng cách kết nối với IoT, hệ thống có thể tự động phát hiện và báo cáo lỗi kỹ thuật và các vấn đề khác.

-Tự động điều chỉnh nước: Hệ thống có thể được lập trình để tự động điều chỉnh mức nước trong bồn thông qua bơm nước.

-Quản lý thơng minh: Hệ thống có thể được tích hợp với phần mềm quản lý để theo dõi mức nước và phân tích dữ liệu, từ đó đưa ra các dự đoán và khuyến nghị về việc sử dụng nước.

-Tiết kiệm nước: Hệ thống có thể được lập trình để tiết kiệm nước bằng cách điều chỉnh mức nước theo nhu cầu thực tế và giảm lượng nước bị lãng phí.

- Điều khiển từ xa: Người dùng có thể điều khiển hệ thống bồn nước thông minh từ xa thơng qua các thiết bị di động hoặc máy tính.

-Tích hợp hệ thống năng lượng mặt trời: Hệ thống bồn nước thơng minh có thể được tích hợp với hệ thống năng lượng mặt trời để cung cấp nguồn năng lượng cho bơm nước và giảm chi phí hoạt động của hệ thống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Raspberry Pi, "Raspberry Pi," [Online]. Available:

</div>