Cảm biến rung là dòng của cảm biến, được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống.Một trong những ứng dụng phổ biến nhất trong cuộc sống hiện nay đó chính là cảm biến rung trong smartphone. Ví dụ thực tế nhất là cảm biến rung được sử dụng trong các dòng smartphone hiện nay.
Table of Contents
1. Linh kiện cần thiết làm mạch đọc cảm biến Rung giao tiếp Atmega
1.1 Vi điều khiển AVR trong mạch đọc cảm biến Rung giao tiếp Atmega
a. Giới thiệu
Atmega16 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ MegaAVR. Atmega16 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 16KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 512B EEPROM, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (1KB SRAM) Với 32 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C. Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader.
Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit.
Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt.
Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, … 
b. Chức năng của Atmega:
- PORTA: Các chân từ 33 đến 40 thuộc PORTA. Nó hoạt động giống như đầu vào analog cho bộ chuyển đổi A / D. Tuy nhiên, trong trường hợp không có bộ chuyển đổi A / D, PORTA được sử dụng làm cổng I / O hai chiều 8 bit. Nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
- PORTB: Các chân từ 1 đến 8 thuộc về PORTB. Đây là các chân hai chiều I / O. Cổng này cũng bao gồm các điện trở kéo lên bên trong.
- PORTC: PORTC là cổng I / O hai chiều bao gồm 8 chân. Chân từ 22 đến 29 thuộc về cổng này, tương tự như các cổng khác, nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
- PORTD: Chân từ 14 đến 21 thuộc về cổng này. Đây là cổng hai chiều trong đó mỗi chân có thể được sử dụng làm chân đầu vào hoặc đầu ra. Tuy nhiên, có các tính năng bổ sung liên quan đến cổng này như ngắt, giao tiếp nối tiếp, bộ hẹn giờ và PWM.
Các chức năng khác
- Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn không có khả năng tạo ra reset.
- VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy.
- GND: Chân 11 là chân nối đất.
- AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho bộ chuyển đổi A / D .
- AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC. Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC.
- Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này. Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để tạo ra xung clock và tần số cao.
c.Thông số kỹ thuật Atmega (Dip)
| Datasheets | Atmega16 |
| Standard Package | 27 |
| Category | Integrated Circuits (ICs) |
| Family | Embedded – Atmel |
| Series | Atmega |
| Packaging | Tube |
| Core Processor | AVR |
| Core Size | 8-Bit |
| Speed | 16MHz |
| Connectivity | I²C, SPI, UART / USART, USB |
| Peripherals | Brown-out Detec t/ Reset, HLVD, POR, PWM, WDT |
| Number of I /O | 32 |
| Program Memory Size | 16KB |
| Program Memory Type | FLASH |
| EEPROM Size | 512B |
| RAM Size | 1K |
| Voltage – Supply (Vcc/Vdd) | 4.2 V ~ 5.5 V |
| Data Converters | A/D 8 x 10bit |
| Oscillator Type | Internal |
| Operating Temperature | -40°C ~ 85°C |
| Package / Case | 28-SOIC (0.295″, 7.50mm Width) |
| Other Names | Atmega16 |
d. Power
- 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA).
- GND: Là chân mang điện cực âm trên board.
- IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên AVR và có thể đọc điện áp trên chân IOREF. Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn.
e.Bộ nhớ
Vi điều khiển ATmega:- 16 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
- 2 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
- 512B cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.
f. Kiến trúc của Atmega16
Kiến trúc của Atmega16 dựa trên Kiến trúc Harvard và đi kèm với các bus và bộ nhớ riêng biệt. Các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình.- CPU
- ROM
- RAM
EEPROM
- Ngắt
- Module I / O analog và kỹ thuật số
Bộ định thời / Bộ đếm
- Watchdog timer
- Giao tiếp nối tiếp
1.2 Cảm biến Rung giao tiếp Atmega
a. Giới thiệu
Rung giao tiếp Atmega có chức năng đo rung động của một thiết bị nào đó.Và lúc này thì độ rung động được đặc trưng bởi độ dịch chuyển,tốc độ hoặc là gia tốc của các vật thể.Cảm biến rung là dòng của cảm biến, được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống.Một trong những ứng dụng phổ biến nhất trong cuộc sống hiện nay đó chính là cảm biến rung trong smartphone.
Ví dụ thực tế nhất là cảm biến rung được sử dụng trong các dòng smartphone hiện nay.
b. Thông số kỹ thuật Rung giao tiếp Atmega
- Điện áp: 3.3-5V
- Dòng tiêu thụ: 15mA
- Biến trở điều chỉnh ngưỡng so sánh
- Kích thước : 32x14MM
- Chân sử dụng: VCC, GND, DO
- Vcc: 3.3-5V
- GND: 0V
- DO: Tín hiệu ra 0 và 1
- DO đưa vào IO của Vi Điều Khiển hoặc Điều Khiển Relay qua Transistor
c. Cấu tạo Rung giao tiếp Atmega
Trong cảm biến rung thì gồm có một cuộn dây và một nam châm.2 thành phần này sẽ được đặt sao cho khi chúng ta di chuyển phần khung thì nam châm có xu hướng cố định do quán tính. Khi này thì chuyển động của nam châm và cuộn dây tạo ra một dòng điện tỉ lệ với vận tốc rung.Các phần tử này hoạt động độc lập và cũng không cần đùng đến nguồn điện hay mạch biến đổi tín hiệu từ bên ngoài.d. Ứng dụng cảm biến rung
Chính vì nguyên lý hoạt động đó mà cảm biến rung được dùng trong các tác vụ rung trong smartphone như rung để mở,rung để chơi nhạc,rung để làm một hành động bất kỳ,một tác vụ bất kỳ nào đó.e. Phân loại cảm biến
Trong cảm biến rung thì người ta chia ra thành các loại sau.- Cảm biến điện.
- Cảm biến dòng xoáy.
- Cảm biến cảm ứng.
- Cảm biến điện dung.
- Cảm biến điện cảm quán tính.
- Cảm biến gia tốc áp lực.
- Cảm biến áp áp.
- Trở kháng của đầu.
- Bộ cảm biến ứng suất kháng.
1.3 Relay kích đèn 220v cho mạch cảm biến Rung giao tiếp Atmega bật đèn
a. Giới thiệu
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi, dùng để đóng cắt mạch điều khiển, nó hoạt động bằng điện. Nó là một công tắc vì có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
b. Thông số kỹ thuật
- Điện áp điều khiển: 5V
- Dòng điện cực đại: 10A
- Thời gian tác động: 10ms
- Thời gian nhả hãm: 5ms
- Nhiệt độ hoạt động: -45oC ~ 75oC
2. Hướng dẫn đồ án cảm biến Rung giao tiếp Atmega bật đèn 220v qua Relay
Chỉ mang tính tham khảoPhần cứng
Phần mềm
int sensorPin = 2; // Chân 2 của Arduino kết nối với cảm biến int pirState = LOW; //Bắt đầu không có báo động int val = 0; int relayPin = 3; //Chân 3 của Arduino kết nối với rơ-le void setup() { pinMode(sensorPin, INPUT); pinMode(relayPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { val = digitalRead(sensorPin); // đọc giá trị ngõ vào if (val == HIGH) { // kiểm tra ngõ vào có ở mức CAO không digitalWrite(relayPin, HIGH); // bật rơ-le delay(150); if (pirState == LOW) { Serial.println(“Phat hien chuyen dong!”); pirState = HIGH; } } else { digitalWrite(relayPin, LOW); // tắt rơ-le delay(150); if (pirState == HIGH) { Serial.println(“Khong phat hien chuyen dong!”); pirState = LOW; } } }
3. Hoạt động của mạch đọc cảm biến Rung giao tiếp Atmega giao tiếp Arduino
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ cảm biến rung trả về, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển kiểm tra để kít hoạt bật hoặc tắt đèn theo yêu cầu đã được lập trình.4. Cụ thể hoạt động của mạch đọc cảm biến Rung giao tiếp Atmega các bạn xem video:
Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác
Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện
Sẽ còn các phần khác nữa nhé.
Chúc các bạn thành công…!!!
