BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH Nhóm : 01 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

HỌC PHẦN: ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN

BẰNG MÁY TÍNH Nhóm : 01

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

NHIỆT ĐỘ

Giảng viên hướng dẫn: TS Lưu Hoàng Minh

TP HCM, ngày tháng năm 2022

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm em xin chân thành cảm ơn chân thành nhất đến thầy Minh Trong quá trình học tập và tìm hiểu bộ môn đo lường điều khiển bằng máy tính, nhóm em đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và đầy tâm huyết từ thầy Thầy đã giúp chúng em tích lũy được nhiều kiến thức từ cơ sở

lý luận đến thực tiễn thông qua bộ môn này và có cái nhìn tổng quát hơn Qua bộ môn này nhóm em xin trình bày những gì nhóm em tìm hiểu về đồ án cảm biến siêu

âm đo và điều khiển mức nước

Tuy nhiên kiến thức sâu rộng về bộ môn đo lường điều khiển bằng máy tính của nhóm em vẫn còn những hạn chế nhất định Do đó không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình hoàn thành đồ án này Mong thầy xem xét và góp ý để đồ

án hoàn thiện hơn

Kính chúc thầy hạnh phúc và thành công hơn nữa trong sự nghiệp “trồng người”, luôn dồi dào sức khỏe để tiếp tục dìu dắt nhiều thế hệ sinh viên

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày 14 tháng 04 năm 2022

Nhóm sinh viên thực thiện

Nhóm 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

….……….

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.HCM, ngày tháng năm

Giảng viên hướng dẫn

TS Lưu Hoàng Minh

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 CHƯƠNG 1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 5

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG 10

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 21

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 5

Hình 1.2 Aduino 6

Hình 1.3 Phần cứng nền tảng Aduino 7

Hình 1.4 Động cơ quạt 8

Hình 1.5 Relay trung gian 9

Hình 2.1 Lưu đồ thuật toán 11

Hình 2.2 Giao diện Proteus 16

Hình 2.3 Giao diện Visual Studio 16

Hình 2.4 Kết nối cổng Com 17

Hình 2.5 Nhiệt độ ở mức 20◦C 17

Hình 2.6 Hiển thị trên máy tính 20 ◦C 18

Hình 2.7 Quạt chưa hoạt động ở mức nhiệt bắng với nhiệt độ đặt 18

Hình 2.8 Quạt hoạt động ở điều kiện ND_DC > ND_đặt + 2 19

Hình 2.9 Quạt hoạt động ở điều kiện ND_DC < ND đặt – 2 19

Hình 2.10 Nhiệt độ đặt ở 25◦ C 20

Hình 2.11 Reset cài đặt 20

CHƯƠNG 1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG

Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C Hệ số thang đo là 0,01 V / ° C

Một đặc điểm quan trọng nhất là nó chỉ lấy 60 micromps từ nguồn và có khả năng tự gia nhiệt thấp

Cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiều gói khác nhau như gói giống transistor kim loại T0-46, gói giống transistor nhựa TO-92, gói dán 8 chân SO-8

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ LM35

Thông số kỹ thuật:

khác nhau Xét một số mức điện áp sau :

1.1.2 Aduino

Arduino là nền tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, được sử dụng nhằm xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận tiện, dễ dàng hơn

Nền tảng mẫu này giống như một máy tính thu nhỏ, giúp người dùng lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần phải đến các công cụ chuyên dụng để phục vụ việc nạp code Phần mềm này tương tác với thế giới bên ngoài thông qua các cảm biến điện tử, đèn và động cơ

Hình 1.2 Aduino

Chi tiết phần cứng Aduino

các máy tính truyền thống dùng kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính như: bàn phím, chuột điều khiển, modem, máy quét,… Cổng nối tiếp còn có tên gọi khác là Cổng COM

ở trên Tuy nhiên không phải lúc nào cũng kết nối với máy tính được Có những dự án cần thực hiện ngoài trời sẽ cần một nguồn điện khác với mức điện áp từ 9V -12V

truyền – nhận các tín hiệu số Bên cạnh đó sẽ có một pin đất (GND) và pin điện áp tham chiếu (AREF)

 Hàng header thứ 2: chủ yếu liên quan tới điện áp đất, nguồn

thông tin của các thiết bị cảm biến)

mẫu Arduino khác nhau, con chip này sẽ khác nhau Ví dụ trên Arduino Uno thì sẽ sử dụng ATMega328

vì thế mà mã nguồn mở này được c dùng để làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot

chơi các game như Tetrix, phá gạch, Mario…

 Điều khiển đèn giao thông, làm hiệu ứng đèn Led nhấp nháy trên các biển quảng cáo…

sáng tạo của người sử dụng

có Motor shield, kết nối nhận tin nhắn thì có GSM shield,… Khá đơn giản, chỉ cần tập trung vào việc “lắp ghép” các thành phần này và sáng tạo ra các ứng dụng cần thiết là được

1.1.3 Động cơ DC ( Quạt)

Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của Direct Current Motors) là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động cơ chạy

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

các cuộn dây trên rotor Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trên rotor

Hình 1.4 Động cơ quạt

1.1.4 Relay trung gian (Bộ gia nhiệt- Heater)

Rơle trung gian (Relay trung gian) là loại thiết bị có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại chúng với kích thước nhỏ Thiết bị này được dùng để điều kiển

bộ gia nhiệt

Hình 1.5 Relay trung gian

và mạch tiếp điểm (mạch lực)

được dùng để cuộn cường độ, điện áp hoặc cuộn cả điện áp lẫn cường độ Trong

đó, lõi thép động được định vị bằng vít điều chỉnh găng bởi lò xo

dòng nhỏ được cách ly với cuộn hút

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG

2.1 Mô tả quy trình hệ thống

Cho phép người dùng điều khiển nhiệt độ theo ý mình bằng cách nhập vào máy tính mức nhiệt độ mình mong muốn (-55 -> 150°C) Quy trình công nghệ Hệ thống ghi nhận giá trị nhiệt độ do người dùng cài đặt(-55 -> 150°C) Hệ thống liên tục cập nhật giá trị thực tế

từ cảm biến nhiệt độ

So sánh GIÁ TRỊ CÀI ĐẶT và GIÁ TRỊ THỰC TẾ

Trường hợp 1: Nếu lớn hơn giá trị thực tế -> Bộ gia nhiệt tắt, Quạt mở đến khi GIÁ TRỊ THỰC TẾ = GIÁ TRỊ CÀI ĐẶT

Trường hợp 2: Nếu nhỏ hơn giá trị thực tế -> Bộ gia nhiệt mở, Quạt tắ đến khi GIÁ TRỊ THỰC TẾ = GIÁ TRỊ CÀI ĐẶT

2.2 Lưu đồ thuật toán chương trình

Hình 2.1 Lưu đồ thuật toán

2.3 Chương trình Aduirno và Visual Studio

2.3.1 Code trên aduirno

int sensorPin = A0;

int sensorPin2 = A1;

float temp = reading;

Serial println (temp);

delay ( 50 );

switch state) {

case '2': nhietdo_dat++; break ;

case '3': nhietdo_dat ; break ;

case '5': nhietdo_dat = 30 ; break ;

case '7': digitalWrite (quat, 1 ; break ;

case '8': digitalWrite (quat, 0 ; break ;

}

}

2.3.2 Code trên Visual Studio.

int Index = Raud_rate_list.SelectedIndex;

String [] comlist = SerialPort GetPortNames();

int [] Comnumberlist = new int [comlist.Length];

for ( int i = 0; i < comlist.Length; i++)

MessageBox Show( "Vui lòng chọn cổng COM " , "Thông báo " ,

MessageBoxButtons OK, MessageBoxIcon Error);

MessageBox Show( "không thể mở cổng" + serialPort1.PortName, "Lỗi" ,

MessageBoxButtons OK, MessageBoxIcon Error);

var gt_adc = Convert ToDouble(inputdata);

if (inputdata != String Empty)

run.BackColor = Color Green;

off.BackColor = Color White;

}

if (nhiet < ND_DAT - 2)

{

serialPort1.Write( "8" );

off.BackColor = Color Red;

run.BackColor = Color White;

SetTextCallback d = new SetTextCallback (SetText);

this Invoke(d, new object [] { text });

}

else this Nhiet_do.Text = Convert ToString(nhiet) + "°C" ;

}

private void timer2_Tick( object sender, EventArgs e)

{

Thoi_gian_thuc.Text = DateTime Now.ToLongTimeString();

Thoi_gian_thuc.ForeColor = Color Blue;

2.4 Giao diện người dùng

Giao diện trên Proteus

Hình 2.2 Giao diện Proteus

Giao diện chương trình trên Visual Studio

Hình 2.3 Giao diện Visual Studio

Nhiệt độ ở mức 20 0 C trên máy tính

Hình 2.6 Hiển thị trên máy tính 20 0 C

Cơ chế bật tắt quạt

+ Vì nhiệt độ thực tế có sự thay đổi rất nhanh nên nhóm đã cài đặt (nhiệt độ đo được) ND_DC > ND_đặt + 2 => Quạt quay , đèn báo tín hiệu sáng

+ ND_DC < ND đặt -2 => quạt tắt, đền báo tín hiệu tắt

Nên ở nhiệt độ 300C = ND_đặt quạt vẫn chưa hoạt động

Hình 2.7 Quạt chưa hoạt động ở mức nhiệt bắng với nhiệt độ đặt

Quạt hoạt động khi đúng với điều kiện: ND_DC > ND_đặt + 2

Hình 2.8 Quạt hoạt động ở điều kiện ND_DC > ND_đặt + 2

Quạt tắt khi ở nhiệt độ đúng với điều kiện: ND_DC < ND đặt – 2

Hình 2.9 Quạt hoạt động ở điều kiện ND_DC < ND đặt – 2

Thay đổi nhiệt độ đặt ở mức 250C

Hình 2.10 Nhiệt độ đặt ở 25◦ C

Vì lúc này ND_DC > ND_đặt + 2 nên quạt quay, đền báo tín hiệu sáng

Nhấn nút Reset trở về nhiệt độ đặt ban đầu

Hình 2.11 Reset cài đặt

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN

Các kết quả đạt được

- Với nhiệt độ ở mức là 20 kết quả hiển thị trên máy tính là 20.02 o C o C

- Với nhiệt độ ở mức -15 độ C kết quả hiển thị -15.14

- Quạt bật, tắt đúng với điều kiện đã lập trình

Sai số và nguyên nhân sai số của mạch đo

− Sai số khi mô phỏng trong khoảng > 0.7 % giá trị nhiệt độ đo

− Giá trị nhiệt độ đặt càng lớn thì độ chính xác càng cao đối với nhiệt độ dương va càng nhỏ với nhiệt độ âm

Kết luận chung

Sau một thời gian tìm hiểu với kiến thức có được của môn đo lường và được sự hướng dẫn của Thầy Lưu Hoàng Minh nhóm chúng em đã hoàn thành bài tập lớn về đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ”

Mặc dù đã rất cố gắng trong việc nghiên cứu và thực hiện đồ án, nhưng

do thời gian và hiếu biết chung em còn hạn chế nên đồ án chỉ dừng lại ở mức

độ mô phỏng và sự hiểu biết, mà chưa kịp triển khai ứng dụng vào thực tế bởi việc này cần thêm rất nhiều thời gian và kiến thức cũng như hiểu biết ở các lĩnh vực công nghệ khác nhau Đồng thời, đồ án chắc chắn cũng không tránh khỏi những thiếu sót, nên chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy

Chúng em xin chân thành cảm ơn!