Đồ án Kỹ thuật điện tử: Khảo sát cảm biến gia tốc

Đồ án Kỹ thuật điện tử: Khảo sát cảm biến gia tốc giới thiệu chung về cảm biến gia tốc, phương pháp thực hiện và ứng dụng vi điều khiển MSP430G2452 giao tiếp với cảm biến gia tốc BMA 150 theo chuẩn truyền thông IC để đọc dữ liệu sau đó truyền UART lên máy tính và sử dụng chức năng GUI trong Matlab để vẽ đồ thị dữ liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án Kỹ thuật điện tử: Khảo sát cảm biến gia tốcTRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠKHOA CÔNG NGHỆĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬKHẢO SÁT CẢM BIẾN GIA TỐCSinh viên thực hiệnTrần Thanh Sang 1101041Cán bộ hướng dẫnTS. Trần Thanh HùngCần Thơ, tháng 11 năm 2013Đồ án kỹ thuật điện tửTrường Đại học Cần ThơKHẢO SÁT CẢM BIẾN GIA TỐCTrần Thanh Sang1, Trần Thanh Hùng2ABSTRACTNowadays, the acceleration sensor is one of many sensors that are popular in many modern devices. Therefore, this project is researched to survey the data of acceleration sensor in order to provide an overview about this sensor, they are useful for other projects which use the same or different type of acceleration sensor, or the development of related applications (such as control applications, orientation in space,…). In this project, the MSP430 microcontroller is used to read out data of acceleration sensor and transmit them to a computer for plotting a graph by Matlab software. The collected data are updated continuously with a high accuracy to meet the requirement of applications, which need high sensitivity, in many areas such as space science, biomedical, automotive industry, electronics civil,... Keyword: accleleration sensor, I2C interface, UART, MSP430G2452, Matlab GUI,… Title: Survey of Acceleration sensorTÓM TẮTNgày nay, cảm biến gia tốc là một trong những loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị hiện đại. Do vậy, đề tài thực hiện khảo sát dữ liệu của cảm biến gia tốc nhằm cung cấp cái nhìn khái quát về cảm biến gia tốc, cũng như cung cấp các thông tin hữu ích cho các đề tài khác sử dụng cùng loại hoặc khác loại cảm biến gia tốc, hoặc phát triển các ứng dụng có liên quan (các ứng dụng điều khiển, định hướng trong không gian,…). Để thực hiện đề tài, vi điều khiển MSP430 được sử dụng để đọc dữ liệu rồi truyền đến máy tính để có thể vẽ đồ thị dữ liệu bằng phần mềm Matlab. Dữ liệu thu thập được cập nhật liên tục với độ chính xác khá cao, đáp ứng được yêu cầu của các ứng dụng đòi hỏi độ nhạy cao trong nhiều lĩnh vực như khoa học không gian, y sinh, công nghiệp ô tô, điện tử dân dụng,… Từ khóa: cảm biến gia tốc, giao tiếp I2C, UART, MSP430G2452, Matlab GUI,…1 GIỚI THIỆU Gia tốc là một đại lượng vật lí quan trọng dùng để mô tả chuyển động. Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học – công nghệ, việc đo đạc gia tốc trở nên dễ dàng và chính xác hơn nhờ các loại cảm biến gia tốc. Cảm biến gia tốc được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị như các thiết bị y tế hiện đại, bộ phận định hướng và điều khiển vận tốc trong ô tô, bộ phận định vị trên tên lửa, tàu không gian, các thiết bị đo độ rung, độ chấn động,…Do đó, đề tài được nghiên cứu nhằm cung cấp những thông tin cơ bản nhất về cảm biến gia tốc, tạo cơ sở cho những nghiên cứu khác. Đề tài chọn cảm biến gia tốc BMA150 của hãng Bosch Sensortec để khảo sát. Nguồn tài liệu tham khảo để thực hiện đề tài bao gồm datasheet của cảm biến gia tốc BMA150 và các thông tin sưu tầm được trên Internet.1 Sinh viên lớp Kỹ thuật máy tính K36, Mã số SV: 1101041, Số ĐT: 01678767576, email: sang101041@student.ctu.edu.vn 2 Bộ môn Tự động hóa, Khoa Công Nghệ, ĐH Cần Thơ1Đồ án kỹ thuật điện tửTrường Đại học Cần ThơKết quả mong muốn khi thực hiện đề tài là khảo sát được dữ liệu của cảm biến bằng cách vẽ được đồ thị dữ liệu một cách trực tiếp trên máy tính. 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.1 Sơ đồ khối tổng quát Để thực hiện khảo sát dữ liệu của cảm biến gia tốc BMA150, đề tài đã sử dụng các khối chức năng sau: CẢM BIẾN GIA TỐC VI ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNHHình 1: Sơ đồ khối tổng quát phần cứng của đề tài‒ Khối cảm biến gia tốc: Sử dụng cảm biến gia tốc BMA150 để thu thập dữ liệu gia tốc sau đó gửi dữ liệu này đến vi điều khiển. ‒ Khối vi điều khiển: Sử dụng vi điều khiển MSP430G2452 để giao tiếp với cảm biến và máy tính. ‒ Khối máy tính: Sử dụng UART của máy tính cá nhân và phần mềm Matlab để vẽ đồ thị dữ liệu. 2.1.1 Giới thiệu về cảm biến gia tốc BMA150 [1]  BMA150 là cảm biến gia tốc 3 trục có tầm đo thấp với ngõ ra số, được chế tạo theo công nghệ MEMS (Micro Eletro Mechanical Systems), do hãng Bosch Sensortec sản xuất.  BMA150 được chế tạo theo kiểu tụ, cho phép đo gia tốc 3 trục trực giao X, Y, Z, hoặc ứng dụng để đo độ nghiêng, hoặc đo các chuyển động hoặc các rung động. Trên cảm biến còn được tích hợp sẵn một cảm biến nhiệt độ.  Nguyên tắc hoạt động: Để đo được giá trị gia tốc, bên trong cảm biến tích hợp 3 cảm biến con bao gồm cảm biến X (đo trục X), cảm biến Y (đo trục Y) và cảm biến Z (đo trục Z) hoạt động theo nguyên tắc thay đổi điện dung. Cấu tạo của mỗi cảm biến con là một hệ khối lượng – lò xo như Hình 2(a), trong đó khối m gắn với bản tụ nằm giữa hệ 2 tụ điện mắc nối tiếp có khoảng cách giữa hai bản tụ có thể thay đổi được, như Hình 2(b).(a)(b)Hình 2: Hệ khối lượng – lò xo để đo gia tốc (a) và mô hình hai tụ mắc nối tiếp (b)2Đồ án kỹ thuật điện tửTrường Đại học Cầ ...