🌱 Cảm biến và cơ cấu chấp hành
Khi làm việc với hệ thống Nhúng, Vi điều khiển (hay bộ xử lý trung tâm) là vô cùng quan trọng, nó giống như "bộ não" của cả hệ thống. Trên Blog đã có rất nhiều Series/Bài viết giới thiệu sâu về Vi điều khiển cũng như cách lập trình Vi điều khiển mà các bạn có thể tham khảo:
Series này mình sẽ giới thiệu về một số thành phần quan trọng khác của một hệ thống Nhúng, đó là Sensors (Cảm biến) và Actuator (Cơ cấu chấp hành).
👉 Các thành phần chính của một hệ thống Nhúng
Như đã nói ở trên, Vi điều khiển được coi là "bộ não" của một hệ thống Nhúng, nó sẽ điều khiển một hệ thống hoạt động trơn tru và tuân theo thiết kế của phần mềm bên trong.
Ví dụ: Hệ thống chữa cháy tự động (Điện tử chứ không phải thủy ngân), khi các cảm biến phát hiện lửa/khói quá mức, nó sẽ báo về bộ điều khiển để mở vòi phun nước cứu hỏa.
Vậy để làm tốt những công việc đã được thiết kế trước, Vi điều khiển sẽ cần những công cụ hỗ trợ. Tạm bỏ qua các vấn đề về Cơ khí, điện, điện tử, chúng ta sẽ quan tâm đến 2 thành phần chính:
- Sensor - Các cảm biến
- Actuator - Các cơ cấu chấp hành
👉 Sensor - "Các giác quan" cho bộ điều khiển
Sensor - Cảm biến là thiết bị có khả năng phát hiện những thay đổi trong môi trường (Các yếu tố như: Âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, ...) hay ngay cả những yếu tố đặc biệt (Như vân tay, khuôn mặt, ...), ... Các cảm biến phát hiện sự thay đổi và chuyển đổi các tín hiệu này tín hiệu điện.
Các cảm biến không thể sử dụng độc lập mà cần sử dụng cùng các mạch điện tử, hoặc Vi điều khiển để xử lý tín hiệu điện trả về.
Về cách phân loại thì có rất nhiều các phân loại cảm biến, như phân loại theo tính chủ động năng lượng, phân loại theo nguyên lý hoạt động, phân loại theo tín hiệu đầu vào, ...
💬 Ví dụ: Phân loại theo nguyên lý hoạt động
- Cảm biến điện trở: Hoạt động dựa theo di chuyển của con chạy, góc quay biến trở, hoặc thay đổi điện trở theo sự co giãn của vật dẫn. Ví dụ: cảm biến nhiệt điện trở,
- Cảm biến cảm ứng: Cảm biến biến áp vi phân, cảm biến cảm ứng điện từ, cảm biến dòng xoáy, cảm biến cảm ứng điện động, cảm biến điện dung, ...
- Cảm biến điện trường: cảm biến từ giảo, cảm biến áp điện, ...
- Và một số cảm biến nổi bật khác như: cảm biến quang, cảm biến huỳnh quang nhấp nháy, cảm biến điện hóa đầu dò ion và độ pH, cảm biến nhiệt độ, ...
💬 Phân loại theo tín hiệu trả về
- Cảm biến Analog: Tín hiệu điện trả về là tín hiệu tương tự (Điện áp/dòng điện/điện trở thay đổi trong một range, ví dụ 0 - 5V).
Có thể đọc các cảm biến này bằng các bộ ADC của Vi điều khiển. - Cảm biến Digital : Tín hiệu điện trả về là tín hiệu số (Đơn giản nhất là trả về tín hiệu 0/1 (0V hoặc 5V), hoặc trả về qua các giao thức truyền thông như One-Wire, UART, I2C, ...).
💬 Trong Series này, mình sẽ giới thiệu với mọi người một số cảm biến điện tử chính về nguyên lý hoạt động, các giao tiếp với Vi điều khiển (STM32):
- Cảm biến nhiệt độ/độ ẩm: LM35, Si7020, DHT11, ...
- Cảm biến khoảng cách: HC-SR04.
- Cảm biến quang, cảm biến mưa, hồng ngoại, Gyroscope, ...
 |
| Một số cảm biến thông dụng |
👉 Actuator - "Chân tay" cho bộ điều khiển
Actuator - Cơ cấu chấp hành là các thiết bị có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện từ bộ điều khiển thành các chuyển động cơ.
Actuator có thể hoạt động và được phân loại dựa theo cơ chế tạo chuyển động: Cơ cấu chấp hành Khí nén, thủy lực, điện , nhiệt, ...
💬Đối với Actuator thì Series này mình sẽ giới thiệu với mọi người một số thiết bị điện-điện tử có công suất nhỏ (Để tránh liên quan đến các kiến thức về mạch điện tử khi xử lý các thiết bị có công suất lớn) như: Relay, DC Motor, StepMotor, ...
