kid_wizard
New Member
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu và chế tạo máy dò kim loại
Chiếc máy dò kim loại đầu tiên trên thế giới được chế tạo bởi nhà khoa học Gerhard Fischer, người Mỹ gốc Thụy Điển, đã được cấp bằng sáng chế năm 1937. Kể từ khi ra đời, chiếc máy dò kim loại, hoạt động dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, đã được sử dụng nhiều trong quõn đội, đáp ứng nhu cầu dò mìn và vũ khí trong chiến tranh thế giới thứ II. Cho đến nay, máy dò kim loại đã có ứng dụng rộng rói, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống như các lĩnh vực an ninh, khảo cổ, xõy dựng…
Dù đã đem lại nhiều lợi ích đáp ứng nhu cầu của đời sống, song với hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện từ, chiếc máy cũn nhiều nhược điểm như độ nhạy thấp, cấu trúc phức tạp và tiêu tốn nhiều điện năng.
Hiện nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển cùng với sự phát triển lớn mạnh của công nghệ vi điện tử, các nhà sản xuất đã đưa ra một công nghệ dò tỡm kim loại mới: sử dụng cảm biến từ trường, tích hợp với vi điều khiển tạo ra những chiếc máy dò kim loại hiện đại được vi tớnh hoá. Công nghệ microchip cho phép người sử dụng có thể tự ý thiết lập độ nhạy, loại kim loại cần dò, tốc độ dò, mức ngưỡng…v.v và lưu giữ lại các thông số đo được. So với các máy dò kim loại theo nguyên lí cũ, những chiếc máy công nghệ mới này có khối lượng nhẹ hơn, khả năng tỡm kiếm sõu hơn, tiêu tốn ít năng lượng, và đặc biệt là khả năng phõn biệt loại kim loại, xác định đúng loại kim loại cần tỡm. Một trong những nhà sản xuất đi đầu trong lĩnh vực này là Honeywell với công nghệ cảm biến từ trở không đẳng hướng AMR sensor, tạo ra những cảm biến có độ chính xác và độ nhạy cao dùng trong các máy dò kim loại sắt từ. Với những chức năng ưu việt do công nghệ mới đem lại, các máy dò kim loại mới này đang dần thay thế các máy dò kiểu cũ. Vừa qua hóng điện tử Phillips đã đăng kí sản phẩm điện thoại di động tích hợp cảm biến từ độ nhạy cao của Honeywell, có ứng dụng dò tỡm kim loại để tung ra thị trường trong thời gian tới.
Với sự quan tõm và hứng thú tìm hiểu công nghệ mới, trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nghiên cứu, tỡm hiểu về cảm biến từ trở không đẳng hướng của Honeywell, và ứng dụng thiết kế, chế tạo một máy dò kim loại sắt từ sử dụng cảm biến này.
Với đề tài “Nghiên cứu và chế tạo máy dò kim loại”, báo cáo của em gồm những phần chính sau:
- Phần 1: Trình bày các kiến thức tổng quan về cảm biến từ trường, công nghệ cảm biến từ trở không đẳng hướng, cảm biến HMC1053 và HMC2003 của Honeywell.
- Phần 2: Trình bày ý tưởng thiết kế và thiết kế cụ thể máy dò kim loại sắt từ sử dụng cảm biến HMC1053, HMC2003, lập trình phần mềm trên vi điều khiển PSoC và lập trình giao diện trên máy tính bằng phần mềm Visual Basic.
- Phần 3: Phụ lục.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn và kinh nghiệm làm thực tế còn yếu, đề tài hoàn thành chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để mình có thể hiểu sâu vấn đề hơn và để có thể phát triển đề tài trở nên hoàn thiện hơn.
Em xin Thank thầy giáo TS. Nguyễn Quốc Cường đã hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Em xin Thank các thầy cô trong bộ môn đã dạy em những kiến thức trong những năm qua, tạo điều kiện tốt cho em thực hiện đề tài này.
CHƯƠNG 1: CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG HMC1053
I.CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG
Từ xa xưa, các công cụ phát hiện được từ trường trái đất như la bàn đó giỳp cho người thám hiểm định hướng trên biển hay trong rừng rậm bằng cách xác định các cực từ trái đất. Ngày nay, việc nhận biết và đo đạc từ trường đã phát triển mạnh do nền công nghiệp hiện đại yêu cầu nhiều loại cảm biến từ trường khác nhau để nhận biết sự xuất hiện, cường độ hay hướng của các từ trường không chỉ của trái đất mà còn từ trường tạo bởi nam châm vĩnh cửu, nam châm từ hóa, từ trường nhiễu do xe cộ tạo ra và các từ trường tạo bởi dòng điện. Các cảm biến từ trường có thể xác định các đặc tính này mà không cần có một tiếp xúc vật lí nào. Chỳng đó trở thành mắt nhìn của nhiều hệ thống điều khiển công nghiệp.
1. Cảm biến từ trường
Các cảm biến từ trường đã được sử dụng từ hơn 2000 năm với những ứng dụng ban đầu để xác định hướng và trong lĩnh vực hàng hải. Ngày nay, cảm biến từ trường vẫn là một trong những công cụ cơ bản trong ngành hàng hải nhưng bên cạnh đú cũn rất nhiều ứng dụng khác nữa. Công nghệ cảm biến từ trường cũng đã phát triển theo yêu cầu ngày càng cao về độ nhạy, kích cỡ nhỏ, và độ tương thích với các hệ thống điện tử. Từ đó xuất hiện một mạch điện tích hợp dựa trên cảm biến từ trường, đo từ trường trong phạm vi dải từ trường trái đất: cảm biến từ trở không đẳng hướng (AMR sensor). Các cảm biến này có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Một vấn đề phổ biến khi sử dụng cảm biến từ trường, đó là từ trường không phải đại lượng chính cần đo. Thông số cần đo thường là tốc độ bánh xe, sự xuất hiện của mực từ, phát hiện xe cộ, hay định hướng. Những thông số này không thể đo trực tiếp, nhưng có thể suy được từ những thay đổi hay nhiễu trong từ trường. Các cảm biến thông thường như cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, sức căng, hay các cảm biến quanh đều có thể chuyển trực tiếp thông số cần đo về một giá trị đầu ra tỉ lệ điện áp hay dòng điện. Nhưng mặt khác, việc sử dụng cảm biến từ để định hướng, nhận biết sự xuất hiện, chiều quay, góc quay hay dòng điện đều chỉ có thể được xác định gián tiếp thông qua giá trị từ trường. Trước tiên, các giá trị đầu vào này phải tạo ra được, hay làm thay đổi một từ trường. Một dòng điện trong cuộn dây, một bánh răng quay qua một nam châm vĩnh cửu, hay một vật thể có chứa sắt di chuyển trong từ trường trái đất có thể tạo ra biến đổi từ trường này. Khi sensor từ trường phát hiện ra sự thay đổi đó, tín hiệu đầu ra đòi hỏi cần được xử lí để giải mã tín hiệu từ cảm biến thành giá trị của đại lượng mong muốn. Điều này làm cho việc sử dụng cảm biến từ trường có phức tạp hơn so với cảm biến nhiệt độ, áp suất… Nhưng xác định được biến đổi từ trường có thể đem lại khả năng cảm nhận và đo đạc chính xác, tin cậy các đại lượng phức tạp.
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG HMC1053 3
I. Cảm biến đo từ trường 3
1.Cảm biến từ trường 3
2.Phân loai cảm biến từ trường 4
3.Cảm biến từ trở không đẳng hướng 5
4.Cảm biến đo từ trường HMC1053 6
5.Cảm biến đo từ trường HMC2003 10
II.Nguyên li nhận biết kim loại sắt từ của cảm biến HMC1053 12
1.Từ trường trái đất 12
2.Nguyên li nhận biết kim loại sắt từ của cảm biến 14
HMC1053
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ 18
I. Nguyên lí làm việc của thiết bị 18
II. Thiết kế thiết bị 20
1.Chức năng -- yêu cầu của thiết bị 20
2. Lựa chọn linh kiện 20
3.Thiết kế sơ đồ khối 26
a. Sơ đồ đầu dò Far Sensor 26
b. Sơ đồ đầu thu Near sensor 27
4.Sơ đồ nguyên lý của thiết bị 28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 33
I. Thiết kế phần cứng 33
1. PCB đầu dò Far Sensor 33
2. PCB đầu thu Near Sensor 34
II.Thiết kế phần mềm 34
1.Thiết kế vi điều khiển PSoC 34
1.1. Xác lập cấu trúc phần cứng cho PSoC 34
1.2. Lưu đồ thuật toán phần mềm cho PSoC 45
2.Truyền thông máy tính 47
III.Kết quả đo thực nghiệm 48
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC 52
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Chiếc máy dò kim loại đầu tiên trên thế giới được chế tạo bởi nhà khoa học Gerhard Fischer, người Mỹ gốc Thụy Điển, đã được cấp bằng sáng chế năm 1937. Kể từ khi ra đời, chiếc máy dò kim loại, hoạt động dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, đã được sử dụng nhiều trong quõn đội, đáp ứng nhu cầu dò mìn và vũ khí trong chiến tranh thế giới thứ II. Cho đến nay, máy dò kim loại đã có ứng dụng rộng rói, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống như các lĩnh vực an ninh, khảo cổ, xõy dựng…
Dù đã đem lại nhiều lợi ích đáp ứng nhu cầu của đời sống, song với hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện từ, chiếc máy cũn nhiều nhược điểm như độ nhạy thấp, cấu trúc phức tạp và tiêu tốn nhiều điện năng.
Hiện nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển cùng với sự phát triển lớn mạnh của công nghệ vi điện tử, các nhà sản xuất đã đưa ra một công nghệ dò tỡm kim loại mới: sử dụng cảm biến từ trường, tích hợp với vi điều khiển tạo ra những chiếc máy dò kim loại hiện đại được vi tớnh hoá. Công nghệ microchip cho phép người sử dụng có thể tự ý thiết lập độ nhạy, loại kim loại cần dò, tốc độ dò, mức ngưỡng…v.v và lưu giữ lại các thông số đo được. So với các máy dò kim loại theo nguyên lí cũ, những chiếc máy công nghệ mới này có khối lượng nhẹ hơn, khả năng tỡm kiếm sõu hơn, tiêu tốn ít năng lượng, và đặc biệt là khả năng phõn biệt loại kim loại, xác định đúng loại kim loại cần tỡm. Một trong những nhà sản xuất đi đầu trong lĩnh vực này là Honeywell với công nghệ cảm biến từ trở không đẳng hướng AMR sensor, tạo ra những cảm biến có độ chính xác và độ nhạy cao dùng trong các máy dò kim loại sắt từ. Với những chức năng ưu việt do công nghệ mới đem lại, các máy dò kim loại mới này đang dần thay thế các máy dò kiểu cũ. Vừa qua hóng điện tử Phillips đã đăng kí sản phẩm điện thoại di động tích hợp cảm biến từ độ nhạy cao của Honeywell, có ứng dụng dò tỡm kim loại để tung ra thị trường trong thời gian tới.
Với sự quan tõm và hứng thú tìm hiểu công nghệ mới, trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nghiên cứu, tỡm hiểu về cảm biến từ trở không đẳng hướng của Honeywell, và ứng dụng thiết kế, chế tạo một máy dò kim loại sắt từ sử dụng cảm biến này.
Với đề tài “Nghiên cứu và chế tạo máy dò kim loại”, báo cáo của em gồm những phần chính sau:
- Phần 1: Trình bày các kiến thức tổng quan về cảm biến từ trường, công nghệ cảm biến từ trở không đẳng hướng, cảm biến HMC1053 và HMC2003 của Honeywell.
- Phần 2: Trình bày ý tưởng thiết kế và thiết kế cụ thể máy dò kim loại sắt từ sử dụng cảm biến HMC1053, HMC2003, lập trình phần mềm trên vi điều khiển PSoC và lập trình giao diện trên máy tính bằng phần mềm Visual Basic.
- Phần 3: Phụ lục.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn và kinh nghiệm làm thực tế còn yếu, đề tài hoàn thành chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để mình có thể hiểu sâu vấn đề hơn và để có thể phát triển đề tài trở nên hoàn thiện hơn.
Em xin Thank thầy giáo TS. Nguyễn Quốc Cường đã hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Em xin Thank các thầy cô trong bộ môn đã dạy em những kiến thức trong những năm qua, tạo điều kiện tốt cho em thực hiện đề tài này.
CHƯƠNG 1: CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG HMC1053
I.CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG
Từ xa xưa, các công cụ phát hiện được từ trường trái đất như la bàn đó giỳp cho người thám hiểm định hướng trên biển hay trong rừng rậm bằng cách xác định các cực từ trái đất. Ngày nay, việc nhận biết và đo đạc từ trường đã phát triển mạnh do nền công nghiệp hiện đại yêu cầu nhiều loại cảm biến từ trường khác nhau để nhận biết sự xuất hiện, cường độ hay hướng của các từ trường không chỉ của trái đất mà còn từ trường tạo bởi nam châm vĩnh cửu, nam châm từ hóa, từ trường nhiễu do xe cộ tạo ra và các từ trường tạo bởi dòng điện. Các cảm biến từ trường có thể xác định các đặc tính này mà không cần có một tiếp xúc vật lí nào. Chỳng đó trở thành mắt nhìn của nhiều hệ thống điều khiển công nghiệp.
1. Cảm biến từ trường
Các cảm biến từ trường đã được sử dụng từ hơn 2000 năm với những ứng dụng ban đầu để xác định hướng và trong lĩnh vực hàng hải. Ngày nay, cảm biến từ trường vẫn là một trong những công cụ cơ bản trong ngành hàng hải nhưng bên cạnh đú cũn rất nhiều ứng dụng khác nữa. Công nghệ cảm biến từ trường cũng đã phát triển theo yêu cầu ngày càng cao về độ nhạy, kích cỡ nhỏ, và độ tương thích với các hệ thống điện tử. Từ đó xuất hiện một mạch điện tích hợp dựa trên cảm biến từ trường, đo từ trường trong phạm vi dải từ trường trái đất: cảm biến từ trở không đẳng hướng (AMR sensor). Các cảm biến này có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Một vấn đề phổ biến khi sử dụng cảm biến từ trường, đó là từ trường không phải đại lượng chính cần đo. Thông số cần đo thường là tốc độ bánh xe, sự xuất hiện của mực từ, phát hiện xe cộ, hay định hướng. Những thông số này không thể đo trực tiếp, nhưng có thể suy được từ những thay đổi hay nhiễu trong từ trường. Các cảm biến thông thường như cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, sức căng, hay các cảm biến quanh đều có thể chuyển trực tiếp thông số cần đo về một giá trị đầu ra tỉ lệ điện áp hay dòng điện. Nhưng mặt khác, việc sử dụng cảm biến từ để định hướng, nhận biết sự xuất hiện, chiều quay, góc quay hay dòng điện đều chỉ có thể được xác định gián tiếp thông qua giá trị từ trường. Trước tiên, các giá trị đầu vào này phải tạo ra được, hay làm thay đổi một từ trường. Một dòng điện trong cuộn dây, một bánh răng quay qua một nam châm vĩnh cửu, hay một vật thể có chứa sắt di chuyển trong từ trường trái đất có thể tạo ra biến đổi từ trường này. Khi sensor từ trường phát hiện ra sự thay đổi đó, tín hiệu đầu ra đòi hỏi cần được xử lí để giải mã tín hiệu từ cảm biến thành giá trị của đại lượng mong muốn. Điều này làm cho việc sử dụng cảm biến từ trường có phức tạp hơn so với cảm biến nhiệt độ, áp suất… Nhưng xác định được biến đổi từ trường có thể đem lại khả năng cảm nhận và đo đạc chính xác, tin cậy các đại lượng phức tạp.
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG HMC1053 3
I. Cảm biến đo từ trường 3
1.Cảm biến từ trường 3
2.Phân loai cảm biến từ trường 4
3.Cảm biến từ trở không đẳng hướng 5
4.Cảm biến đo từ trường HMC1053 6
5.Cảm biến đo từ trường HMC2003 10
II.Nguyên li nhận biết kim loại sắt từ của cảm biến HMC1053 12
1.Từ trường trái đất 12
2.Nguyên li nhận biết kim loại sắt từ của cảm biến 14
HMC1053
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ 18
I. Nguyên lí làm việc của thiết bị 18
II. Thiết kế thiết bị 20
1.Chức năng -- yêu cầu của thiết bị 20
2. Lựa chọn linh kiện 20
3.Thiết kế sơ đồ khối 26
a. Sơ đồ đầu dò Far Sensor 26
b. Sơ đồ đầu thu Near sensor 27
4.Sơ đồ nguyên lý của thiết bị 28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 33
I. Thiết kế phần cứng 33
1. PCB đầu dò Far Sensor 33
2. PCB đầu thu Near Sensor 34
II.Thiết kế phần mềm 34
1.Thiết kế vi điều khiển PSoC 34
1.1. Xác lập cấu trúc phần cứng cho PSoC 34
1.2. Lưu đồ thuật toán phần mềm cho PSoC 45
2.Truyền thông máy tính 47
III.Kết quả đo thực nghiệm 48
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC 52
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
