Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử và truyền thông: Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại

Chia sẻ: Anhnangchieuta | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

65
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: Nghiên cứu hệ thống báo trộm trên thị trường. Nghiên cứu các thành phần của hệ thống báo trộm. Tìm hiểu về các loại cảm biến, module. Phân biệt được các loại cảm biến, nắm được các thông số của cảm biến như: phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, … Từ đó đưa ra lựa chọn phù hợp để đưa vào sử dụng trong mô hình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử và truyền thông: Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  BÙI VĂN CƢỜNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  BÙI VĂN CƢỜNG MÃ HSSV: K12C08314 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2018 - 2021 Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Anh Quang Đà Nẵng - 01/2021
LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. Nguyễn Vũ Anh Quang đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện, góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật máy tính và Điện tử, trƣờng Đại học CNTT&TT Việt - Hàn đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức nền tảng chuyên môn làm cơ sở và cũng nhƣ tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn sinh viên khoa Kỹ thuật máy tính và Điện tử đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng nhƣ những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Đà nẵng, tháng 12 năm 2020 Sinh viên thực hiện Bùi Văn Cƣờng i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................iv DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................................1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................2 5. Dự đoán kết quả ....................................................................................................2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..............................................................................2 7. Nội dung bố cục ....................................................................................................2 CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................3 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO ..............................3 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo ..................................................................3 1.1.2. Vùng bảo vệ .................................................................................................4 1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN .....................................................4 1.2.1. Khái niệm cảm biến .....................................................................................4 1.2.2. Phân loại cảm biến .......................................................................................7 1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến....................................................................9 1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM ............................................................................................................................10 1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM ...................................................................10 1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM .........................................................10 1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM ..................................................................11 1.3.4. Cấu trúc mạng GSM ..................................................................................12 1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống .................................................13 1.4. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH ............................................................................................................20 1.4.1. Giới thiệu về Arduino ................................................................................20 ii
1.4.2. Các linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch ....................................................28 CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC .........................................40 2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ................................................................................................................40 2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ......................................................................................................40 CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....................................41 3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ........................................................................41 3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI .................................................................................41 3.2.1. Khối nguồn ................................................................................................41 3.2.2. Khối xử lý trung tâm ..................................................................................42 3.2.3. Khối cảm biến ............................................................................................43 3.2.4. Khối báo động từ xa ...................................................................................43 3.2.5. Khối báo động tại chỗ ................................................................................44 3.2.6. Khối hiển thị ..............................................................................................44 3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ........................................................................45 CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG ..................................................................47 4.1. THI CÔNG BOARD MẠCH .............................................................................47 4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH ....................48 4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA .................................................................................48 4.4. THI CÔNG MÔ HÌNH .......................................................................................50 CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ..................51 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC .....................................................................................51 5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................................51 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................53 PHỤ LỤC ......................................................................................................................54 iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu chữ STT Chữ viết đầy đủ tiếng anh Dịch nghĩa tiếng Việt viết tắt 1 AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực 2 BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc 3 BS Base Station Trạm gốc 4 BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc 5 CCH Control Chanel Kênh điều khiển 6 CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung Code Division Multiple 7 CDMA Đa truy cập phân chia theo mã Access 8 CELL Cellulear Ô (tế bào) 9 CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu European Telecomunications Viện tiêu chuẩn Viễn Thông 10 ETSI Standards Institue Châu Âu Equipment Identification 11 EIR Thanh ghi nhận dạng thiết bị Register Frequency Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần 12 FDMA Access số 13 GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng Global System for Mobile 14 GSM Trung tâm di động toàn cầu Communication 15 HLR Home Location Bộ đăng ký định vị thƣờng trú Intergrated Service Digital 16 ISDN Mạng liên kết đa dịch vụ Network 17 LA Location Area Vùng định vị Mobile Switching Service 18 MSC Tổng đài di động Center 19 MS Mobile Station Trạm di động 20 NSS Network Subsystem Phân hệ mạng 21 OMC Operation and Maintencince Trung tâm khai thác và bảo iv
Cente dƣỡng Operation and Support 22 OSS Phân hệ khai thác và hổ trợ System Mạng di động công cộng mặt 23 PLMN Public Land Mobile Network đất Packet Switch Public Data Mạng chuyển mạch công cộng 24 PSPDN Network theo gói Public Swithched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại 25 PSTN Network công cộng 26 RACH Random Access Chanel Kênh truy cập ngẫu nhiên 27 RX Receiver Máy thu 28 SIM Subscriber Identity Modul Module nhận dạng thuê bao 29 SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn 30 SS Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch 31 TCH Traffic Chanel Kênh lƣu lƣợng Time Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần 32 TDMA Access số Transcoding and Rate/ Bộ chuyển đổi mã và phối 33 TRAU Adapter Unit howpjp tốc độ 34 TRx Transceiver Bộ thu - phát v
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích. ......................................................................7 Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích ........................................................................7 Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3 ................................22 Bảng 1.4. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi. .................................................................29 Bảng 1.5. Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn ..................................................................30 Bảng 4.1. Danh sách linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch. ............................................48 vi
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. ..................................................3 Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt..............................................................4 Hình 1.3. Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay. ..................................................6 Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM ...........................................................11 Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM. ................................................................................12 Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS. ...........................................................................14 Hình 1.7. Vị trí và chức năng của TRAU. .....................................................................15 Hình 1.8. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC. .............................................................17 Hình 1.9. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay. ....................................................21 Hình 1.10. Board Arduino UNO thực tế. ......................................................................21 Hình 1.11. Phần cứng của board Arduino UNO. ..........................................................22 Hình 1.12. Tham khảo thêm chức năng các chân của Arduino UNO R3. ....................25 Hình 1.13. Phần mềm lập trình Arduino IDE. ...............................................................26 Hình 1.14. Giao diện phần mềm Arduino IDE. .............................................................26 Hình 1.15. Vùng lệnh của phần mềm. ...........................................................................27 Hình 1.16. Cấu trúc cơ bản của 1 frame dữ liệu. ...........................................................28 Hình 1.17. Sơ đồ chân module SIM800L. .....................................................................28 Hình 1.18. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK. ................................................30 Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK. ..................................31 Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V. .............................................................................32 Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2. ...................................................................................33 Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction). ...............................................34 Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu. ........................................................................................34 Hình 1.24. Điều kiện kết thúc. .......................................................................................35 Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave. ................................36 Hình 1.26. Các Slave so sánh địa chỉ Master gửi đến. ..................................................36 Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu..............................................37 Hình 1.28. Thiết bị Slave nhận thành công khung dữ liệu. ...........................................37 Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu. ......................38 Hình 1.30. Còi báo buzzer. ............................................................................................38 Hình 1.31. Bóng đèn led buld. .......................................................................................39 Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm. .........................................................40 Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................41 vii
Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC. .............................................................................42 Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm .....................................................................................42 Hình 3.4. Khối cảm biến................................................................................................43 Hình 3.5. Khối báo động từ xa ......................................................................................43 Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ....................................................................................44 Hình 3.7. Khối hiển thị ..................................................................................................44 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống ......................................................................45 Hình 4.1. Mạch in của hệ thống. ...................................................................................47 Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dƣới. ................................................................................47 Hình 4.3. Mạch PCB 3D lớp trên. .................................................................................47 Hình 4.4. Board mạch lớp dƣới. ....................................................................................49 Hình 4.5. Board mạch lớp trên. .....................................................................................49 Hình 4.6. Mô hình hệ thống khi chƣa hoạt động. ..........................................................50 Hình 4.7. Mô hình hệ thống gọi điện cảnh báo khi có đột nhập. ..................................50 viii
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Nhƣ chúng ta đã biết, trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp đã trở nên phổ biến và ngày một tinh vi hơn tại Việt Nam. Các vụ việc trộm cắp không những gây thiệt hại lớn về tài sản của các gia đình, cơ quan, mà còn tạo sự lo lắng cho nhiều ngƣời, ảnh hƣởng đến trật tự an toàn xã hội. Sau hàng loạt vụ việc và sự khuyến cáo của cơ quan chức năng, nhiều gia đình đã có biện pháp tăng cƣờng lắp đặt các thiết bị báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đôi khi không phát huy đƣợc nhiều tác dụng. Từ những yêu cầu thực tế đó, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự phát triễn mạnh mẽ của mạng di động em đã chọn đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại” nhằm đáp ứng nhu cầu giám sát điều khiển từ xa bằng điện thoại di động, góp phần vào giữ vững trật tự an ninh của gia đình và xã hội. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu  Mục tiêu “Hệ thống chống trộm qua điện thoại” sẽ phát hiện đƣợc các đột nhập từ bên ngoài sau đó cảnh báo cho chúng ta kịp thời đƣa ra các phƣơng án xử lý hiệu quả nhất. Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ xử lý trung tâm, các cảm biến hồng ngoại phát hiện ra dấu hiệu đột nhập. Cùng một số thiết bị đầu ra nhƣ âm thanh (chuông, còi), bằng tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm sẽ gửi tin nhắn thông báo đến ngƣời quản lý để kịp thời xử lý khi có sự cố đột nhập xảy ra.  Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu hệ thống báo trộm trên thị trƣờng. - Nghiên cứu các thành phần của hệ thống báo trộm. - Tìm hiểu về các loại cảm biến, module. - Phân biệt đƣợc các loại cảm biến, nắm đƣợc các thông số của cảm biến nhƣ: phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, … Từ đó đƣa ra lựa chọn phù hợp để đƣa vào sử dụng trong mô hình. - Tìm hiểu về mạng thông tin di động. - Thiết kế mạch báo trộm qua điện thoại. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 1
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng - Nghiên cứu về hệ thống báo trộm. - Nghiên cứu về thiết bị cảm biến hồng ngoại và module sim. - Nghiên cứu về các linh kiện có trong mạch.  Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về các thành phần có trong hệ thống báo trộm. - Nghiên cứu lý thuyết về các loại cảm biến. - Nghiên cứu lý thuyết về mạng thông tin di đông GSM. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp luận làm rõ nội dung đề tài: - Thu thập, phân tích các tài liệu có liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu các thành phần có trong hệ thống báo trộm. - Tìm hiểu về mạng thông tin di động GSM. - Tìm hiểu và phân tích hệ thống báo trộm qua điện thoại. 5. Dự đoán kết quả Hệ thống sẽ báo động khi phát hiện có đột nhập và lập tức gọi điện, nhắn tin đến số điện thoại đƣợc cài đặt sẵn để báo động cho ngƣời chủ biết để có phƣơng pháp xử lý, đồng thời sẽ báo động tại chỗ bằng âm thanh (còi buzzer) và ánh sáng (bóng đèn led). 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Đề tài giúp em nắm rõ đƣợc kiến thức về hệ thống báo trộm kết hợp với mạng thông tin di động GSM. Đề tài mang tính thực tế cao và đƣợc áp dụng nhiều vào cuộc sống. Không chỉ các cơ quan, doanh nghiệp mà ngay cả các hộ gia đình cũng sử dụng phổ biến. 7. Nội dung bố cục CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 2
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo Trƣớc đây, khi nói đến công tác bảo vệ an ninh cũng nhƣ chống trộm đột nhập chúng ta thƣờng nghĩ đến là: thuê ngƣời làm bảo vệ hoặc là nuôi chó để bảo vệ nhà … Ngày nay với sự phát triễn của công nghệ cũng nhƣ điện tử số, con ngƣời đã cho ra đời những phát minh mới về lĩnh vực báo động có đột nhập, chúng đa dạng và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Về nguyên tắc một bộ cảnh báo gồm 3 phần chính: các sensor, bộ xử lý trung tâm và các thiết bị cảnh báo. Các sensor chính là các cảm biến thu thập tín hiệu sau đó đƣa về bộ xử lý trung tâm. Có rất nhiều loại sensor nhƣ: cảm biến khói, cảm biến từ, cảm biến nhiệt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang, cảm biến âm thanh, … Bộ xử lý trung tâm là bộ phận nhận các thông tin từ sensor gửi về sau đó xử lý, tùy theo ngƣời lập trình mà nó đƣa ra các xử lý khác nhau khi nhận tín hiệu. Hầu hết các xử lý của bộ xử lý trung tâm đƣợc đƣa ra các thiết bị cảnh báo để thông báo tình huống cho ngƣời sử dụng. Thiết bị cảnh báo thƣờng là: loa, còi, điện thoại, đèn báo, … Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 3
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.1.2. Vùng bảo vệ Khái niệm “vùng bảo vệ” của hệ thống cảnh báo đƣợc hiểu một cách đơn giản là thể tích mà trong giới hạn đó các bộ phận cảnh báo tạo ra một sự bảo vệ phát hiện đột nhập bằng việc phát ra các chùm tia hồng ngoại, sóng siêu âm, … tạo nên một không gian bảo vệ. Kích thƣớc và hình dáng của vùng bảo vệ thay đổi theo sự bố trí, sắp xếp và phụ thuộc vào đặc tính, độ rộng quét của cảm biến.  Vùng bảo vệ của cảm biến hồng ngoại thân nhiệt Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt Tùy vào mỗi loại cảm biến thì có các thông số nhƣ góc quét, khoảng cách quét tối đa, nhiệt độ phát hiện và kích thƣớc khác nhau.  Một số lƣu ý để có đƣợc vùng quan sát bảo vệ tốt nhất:  Tránh các vị trí điều hòa, lò sƣởi, các nơi thay đổi nhiệt độ.  Nên lắp ở các phòng có ít vật cản để có đƣợc phạm vi quét tốt nhất.  Cần phải điều chỉnh vị trí, góc, độ cao phù hợp để có vùng quét rộng nhất.  Tránh để thiết bị đối diện thẳng và song song với hƣớng chuyển động, vì nhƣ thế cảm biến sẽ kém nhạy với các chuyển động song song với tia quét. 1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 1.2.1. Khái niệm cảm biến Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lƣợng vật lý và các đại lƣợng không có tính chất điện cần đo thành các đại lƣợng vật lý có tính chất điện nhƣ: điện trở, điện tích, điện áp. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 4
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thông tin đƣợc xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lƣợng của môi trƣờng, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo đạt, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quá trình khác. Cảm biến thƣờng đƣợc đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu dò, có thể kèm các mạch điện hỗ trợ, tuy nhiên trong nhiều văn liệu thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thƣớc lớn. Các đại lƣợng đo (M) thƣờng không có tính chất điện (nhƣ nhiệt độ, áp suất, trọng lƣơng, …) tác động lên cảm biến cho ta đại lƣợng đặc trƣng (S) mang tính chất điện (nhƣ điện áp, điện tích, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lƣợng đó. Phƣơng trình chuyển đổi của cảm biến: S = F(M) Trong đó (S): đại lƣợng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M): đại lƣợng đầu vào hay kích thích (F): phụ thuộc vào cấu tạo, vật liệu làm cảm biến Cảm biến tích cực là không có sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động nhƣ một máy phát, đáp ứng điện tích, điện áp hay dòng. Cảm biến tích cực đƣợc chế tạo dựa trên ứng dụng của các hiện tƣợng vật lý biến đổi một dạng năng lƣợng nào đó (nhiệt, quang, cơ, bức xạ, …) thành đại lƣợng điện. Cảm biến thụ động là sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động nhƣ một trở kháng trong đó đáp ứng là điện trở, độ tự cảm hoặc điện dung. Cảm biến thụ động thƣờng đƣợc chế tạo từ một trở kháng có các thông số chủ yếu nhạy với đại lƣợng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thƣớc, tính chất điện của vật liệu chế tạo (nhƣ điện trở suất p, độ tự thẩm μ, hằng số điện môi ε) vì vậy các đại lƣợng đo có thể ảnh hƣởng riêng biệt đến kích thƣớc, tính chất điện hoặc đồng thời cả hai. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 5
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay. Hình 1.3. Một số loại cảm biến thường dùng hiện nay.  Một cảm biến đƣợc sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật xác định:  Độ nhạy: gia số nhỏ nhất có thể phát hiện.  Mức tuyến tính: khoảng giá trị đƣợc biến đổi có hệ số biến đổi cố định.  Dải biến đổi: khoảng giá trị biến đổi sử dụng đƣợc.  Ảnh hƣởng ngƣợc: khả năng gây thay đổi môi trƣờng.  Mức nhiễu ồn: tiếng ồn riêng và ảnh hƣởng của tác nhân lên kết quả.  Sai số xác định: phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu.  Độ trôi; sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại.  Độ trễ: mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình.  Độ tin cậy: khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của môi trƣờng.  Điều kiện môi trƣờng: dải nhiệt độ, độ ẩm áp suất, … làm việc đƣợc.  Có sự tƣơng đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng. Các cảm biến ở các thiết bị số (digital), tức cảm biến logic, thì độ tuyến tính không có nhiều ý nghĩa. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 6
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.2.2. Phân loại cảm biến a) Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích. Hiện tƣợng Chuyển đổi và đáp ứng kích thích - Nhiệt điện. - Quang điện. - Quang từ. Vật lý - Điện từ. - Quang đàn hồi. - Nhiệt từ; … - Biến đổi hóa học. Hóa học - Biến đổi điện hóa. - Phân tích phổ; … - Biến đổi sinh hóa. Sinh học - Hiệu ứng trên cơ thể sống. b) Phân loại theo kích thích Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích - Biên pha, phân cực. Âm thanh - Phổ. - Tốc độ. - Điện tích, dòng điện. - Điện thế, điện áp. Điện - Điện trƣờng. - Điện dẫn, hằng số điện môi. - Từ trƣờng. Từ - Từ thông, cƣờng độ điện trƣờng. - Độ từ thẩm. - Biên, pha, phân cực, phổ. - Độ truyền. Quang - Hệ số phát xạ, khúc xạ. - Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 7
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại - Vị trí. - Lực, áp suất. - Gia tốc, vận tốc. Cơ - Ứng suất, độ cứng. - Moment. - Khối lƣợng tỷ trọng. - Vận tốc chất lƣu, độ nhớt … - Nhiệt độ. Nhiệt - Thông lƣợng. - Nhiệt dung, tỷ nhiệt. - Kiểu. Bức xạ - Năng lƣợng. - Cƣờng độ. c) Phân loại theo phạm vi xử dụng  Khả năng quá tải  Tốc độ đáp ứng  Độ ổn định  Tuổi thọ  Điều kiện lựa chọn  Kích thƣớc, trọng lƣợng  Công nghiệp  Nghiên cứu khoa học  Môi trƣờng, khí tƣợng  Thông tin, viễn thông  Nông nghiệp  Dân dụng  Vũ trụ  Quân sự d) Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế  Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP, …). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 8
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Cảm biến thụ động đƣợc đặc trƣng bởi các thông số R, L, C, M … tuyến tính hoặc phi tuyến.  Đƣờng cong chuẩn của cảm biến là đƣờng cong đƣợc biểu diễn phụ thuộc vào đại lƣợng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lƣợng đo (M) ở đầu vào. 1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt. Khi các tác động này vƣợt quá ngƣỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặt trƣng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, ngƣời sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này.  Vùng làm việc danh định Vùng làm việc danh định tƣơng ứng với những điều kiện sử dụng bình thƣờng của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngƣỡng mà các đại lƣợng đo, các đại lƣợng vật lý có liên quan đến đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng ảnh hƣởng có thể thƣờng xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trƣng làm việc danh định của cảm biến.  Vùng không gây nên hƣ hỏng Vùng không gây nên hƣ hỏng là vùng mà khi các đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng vật lý có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng làm việc danh định nhƣng cẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hƣ hỏng, các đặc trƣng của cảm biến có thể bị thay đổi nhƣng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến lấy lại giá trị ban đầu của chúng.  Vùng không phá hủy Vùng không phá hủy là vùng mà khi các đại lƣờng đo hoặc các đại lƣợng vật lý có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng không gây nên hƣ hỏng nhƣng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trƣng của cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính không thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng. Trong trƣờng hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng đƣợc, nhƣng phải tiến hành chuẩn lại cảm biến. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 9
Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM 1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là một công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (Second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lƣợng cao với các băng tần khác nhau: 400MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz, đƣợc tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một công nghệ cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, ngƣời ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu nhƣ công nghệ GSM có mặt khắp mọi nơi trên thế giới khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình ở bất cứ nơi đâu. Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kết hợp phƣơng pháp đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) và phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access), trong đó mỗi MS (Mobile Station) đƣợc cấp phát một cặp tần số và một khe thời gian để truy cập vào mạng. 1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM  Dịch vụ thoại: - Chuyển hƣớng các cuộc gọi vô điều kiện. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi không đến đƣợc MS. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi tắc nghẽn vô tuyến. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nƣớc PLMN (Public Lan Mobile Network) thƣờng trú. - Giữ cuộc gọi. - Đợi gọi. - Chuyển tiếp cuộc gọi. - Thông báo phí cƣớc. - Nhận dạng số chủ gọi.  Dịch vụ bản tin nhắn Có 2 loại dịch vụ bản tin nhắn: Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 10