Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm

Vì vậy em mong muốn được nghiên cứu thiết kế ra hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng nhằm tự động đo vàhiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong khoảng

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

LỜI CAM ĐOAN vii

LỜI CẢM ƠN viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM 3

1.1 Giới thiệu về lò ấp trứng [1] 3

1.2 Các khâu trong lò ấp trứng 4

1.3 Cấu tạo máy ấp trứng 5

1.3.1 Vỏ máy 5

1.3.2 Ruột máy 5

1.3.3 Giá và khay trứng 5

1.4 Phân loại lò ấp trứng 6

1.4.1 Lò ấp trứng thủ công 6

1.4.2 Lò ấp trứng bán thủ công 7

1.4.3 Lò ấp trứng công nghiệp 8

1.5 Giới thiệu một số lò ấp trứng tự động [2] 9

1.5.1 Máy ấp trứng MT100G 9

1.5.2 Máy ấp trứng GC – 1000 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 12

2.1 STM32F103C8T6 12

2.1.1 Khái quát về STM32F103C8T6 [2] 12

2.1.2 Các thông số của STM32F103C8T6 13

2.1.3 Sơ đồ chân STM32F103C8T6 [4] 14

2.2 Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11 [3] 15

2.3 Màn hình hiển thị LCD 1602 [6] 17

2.4 OPTO MOC3021 [8] 19

2.7 Kết luận chương 2 23

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM 24

3.1 Yêu cầu và lựa chọn thiết kế 24

3.2 Sơ đồ khối hệ thống 25

3.2.1 Khối xử lý trung tâm 27

3.2.2 Khối hiển thị 27

3.2.3 Khối nút nhấn 28

3.2.4 Khối đầu ra 29

3.2.5 Khối nguồn 30

3.2.6 Khối cảm biến 30

3.3 Thiết kế mạch in 31

3.4 Thiết kế phần mềm 33

3.4.1 Yêu cầu thiết kế 33

3.4.2 Lưu đồ thuật toán 33

3.5 Kết luận chương 3 36

3.6 Kết quả của đề tài 36

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 42

Kết luận 42

Hướng phát triển đề tài 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 46

ADC Analo Digital

Converter Chuyển đổi tương tự - sốBRG Baud Rate Generator Tốc độ Baud

DAC Digital Analog Converter Chuyển đổi số – tương tự

điệnEUSART

Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

Truyền nhận đồng bộ / bất

đồng bộRISC Reduced Instructions

Set Computer Tập lệnh máy tính rút gọn

Hình 1.2 Lò ấp trứng bán thủ công 9

Hình 1.3 Lò ấp trứng công nghiệp 10

Hình 1.4 Máy ấp trứng MT100G 12

Hình 1.5 Máy ấp trứng GC-1000 13

Hình 2.1 STM32F103C8T6 14

Hình 2.2 Sơ đồ chân STM32F103C8T6 16

Hình 2.3 Sơ đồ chân DHT11 17

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối của DHT11 19

Hình 2.5 Hình dạng thực của LCD 1602 19

Hình 2.6 Sơ đồ chân của LCD 20

Hình 2.7 Sơ đồ chân của MOC3021 21

Hình 2.8 Sơ đồ chân của BT136 23

Hình 2.9 Sơ đồ chân của Relay 5V 24

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 27

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch 28

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí khối xử lý trung tâm 29

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí khối hiển thị 30

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí khối nút nhấn 30

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lí khối đầu ra 31

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lí khối nguồn 32

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lí khối cảm biến 33

Hình 3.9 Sơ đồ mạch in 2D 33

Hình 3.10 Sơ đồ mạch in 3D 34

Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán chương trình chính 35

Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán chương trình chế độ tự động 36

Hình 3.13 Lưu đồ thuật toán chương trình chế độ thủ công 37

Hình 3.14 Hình ảnh mặt sau của mạch thực tế 38

Hình 3.17 Kết quả thực nghiệm chế độ tự động 41 Hình 3.18 Kết quả thực nghiệm chế độ thủ công 42

Bảng 2.1 Chức năng của các chân trong STM32F103C8T6 16

Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật DHT11 18

Bảng 2.3 Bảng thông số kỹ thuật MOC3021 22

Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật BT136 23

Bảng 2.5 Bảng chức năng các chân của Relay 5V 24

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật LM2596 32

LỜI CAM ĐOAN

Để hoàn thành đề tài này em có tham khảo một số tài liệu liên quan đến

hệ thống thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng giacầm

Em xin cam đoan đồ án này là do em thực hiện, các số liệu và kết quảnghiên cứu trong đề tài này là trung thực Mọi sự giúp đỡ cho bài báo cáo này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong bài báo cáo đã được ghinguồn gốc rõ ràng

Hà Nội, tháng 12 năm 2022

Sinh viên thực hiệnNguyễn Trọng Hậu

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin cảm ơn chânthành đến toàn thể thầy cô trong trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội và cácthầy cô trong khoa Điện Tử, những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ vàtrang bị cho em những kiến thức bổ ích trong bốn năm vừa qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Th.S Lê Thị Trang đã

hướng dẫn cho em những kiến thức, kỹ năng cơ bản cần có để hoàn thành đềtài nghiên cứu này

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã độngviên, cổ vũ và đóng góp ý kiến trong quá trình học tập, nghiên cứu cũng nhưquá trình làm đồ án tốt nghiệp

Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu đề tài, vì kiến thức chuyên ngànhcòn hạn chế nên em vẫn còn nhiều thiếu sót khi tìm hiểu, đánh giá và trìnhbày về đề tài Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của các thầy cô giảngviên bộ môn để đề tài của em được dầy đủ và hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!Nguyễn Trọng Hậu

LỜI MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang tác động đến cáclĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vực điện tử đã tạo ra bước nhảy vọt vượt bậc trongnhiều lĩnh vực của đời sống xã hội Ngay cả trong trồng trọt, chăn nuôi cũng

đã áp dụng khoa học công nghệ để đạt năng suất cao nhất Là sinh viên nămcuối với những kiến thức đã được học em mong muốn tạo ra một hệ thống tự

động áp dụng trong chăn nuôi Đó là đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm” Người ta thường cho trứng ấp ở

nhiệt độ cố định cho phép Tuy nhiên nhiệt độ trong lò luôn thay đổi và phụthuộc vào nhiệt độ môi trường Vì vậy em mong muốn được nghiên cứu thiết

kế ra hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng nhằm tự động đo vàhiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong khoảng từ 0 đến

100 độ C Và điều khiển khi nhiệt độ của môi trường không nằm trong mộtkhoảng nhiệt độ nào đó mà ta đã chọn

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt

độ lò ấp trứng gia cầm áp dụng cho lĩnh vực chăn nuôi nhằm tăng hiệu quả nởcủa trứng gia cầm

Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu thiết kế ra hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấptrứng nhằm tự động đo và hiển thị nhiệt độ của môi trường Điều khiển khinhiệt độ của môi trường không nằm trong một khoảng nhiệt độ nào đó mà ta

đã chọn và hơn thế nữa giúp em phát triển bản thân, có sự tìm tòi ứng dụngcủa đề tài vào thực tiễn

Chứng minh khả năng và sự hiểu biết cũng như những kiến thức đã đượcdậy từ các thầy cô trong nhà trường để hoàn thiện đề tài của mình và giúp íchcho xã hội

Phạm vi nghiên cứu

Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng giacầm sẽ đi sâu vào những vấn đề chính sau đây:

Ứng dụng, cấu tạo, nguyên lí hoạt động của lò ấp trứng gia cầm

Các thiết bị trong hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ của lò

Tìm hiểu về vi điều khiển STM32F103C8T6 ở phần cứng và tập lệnh.Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C, C++, Asembly… Viết chương trìnhcho STM32F103C8T6

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp hiện nay, việc tự động hóa khâusản xuất là rất quan trọng Nhiều năm trở lại đây, có rất nhiều ứng dụng của viđiều khiển vào hoạt động chăn nuôi, …Một trong những yếu tố của ngànhnông nghiệp là chăn nuôi gia cầm với một khâu quan trọng là ổn định trongkhâu sản xuất con giống, mà cụ thể là việc ấp nở con giống từ trứng gia cầm

Từ thực tế thấy việc ấp nở tự nhiên không có được hiệu quả cao do nhiệt độmôi trường không ổn định Chính vì vậy việc ổn định nhiệt độ lò ấp trứng làrất quan trọng Vì thế em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển vàgiám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm”

Với đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò

ấp trứng gia cầm” báo cáo của em gồm những nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về lò ấp trứng gia cầm.

Chương 2: Cơ sở lí thuyết.

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển lò ấp trứng gia cầm.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM

1.1 Giới thiệu về lò ấp trứng [1]

Từ những kinh nghiệm thực tế cho thấy việc ấp trứng tự nhiên có rấtnhiều nhược điểm, phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết Vì vậy việcnghiên cứu chế tạo ra lò ấp trứng tự động là việc rất cần thiết

Máy ấp trứng sẽ đưa ra các giải pháp kĩ thuật tương tự với các ưu thếhơn hẳn về sản lượng và chất lượng ấp cho một mẻ trứng

Máy ấp trứng là thiết bị được tạo nên từ rất nhiều các linh kiện và kếtcấu cơ khí để tạo ra một môi trường có đầy đủ các yếu tố phù họp cho phôicủa trứng phát triển một cách tốt nhất giống như gà mẹ ấp trứng tự nhiên, cácyếu tố này là nhiệt độ, độ ẩm và đảo trứng

Việc con mái ấp trứng là bản năng giống nòi, tuy nhiên trên thực tế córất nhiều con mái ấp trứng vụng về, hay làm vỡ trứng, ấp nở kém, bỏ ấp giữachừng, mùa đông thì quá lạnh, mùa hè thì quá nóng…do đó người chăn nuôiphải tìm cách để ấp trứng nhân tạo thay cho con mái

Các phương pháp ấp trứng nhân tạo đầu tiên mà người chăn nuôi đã sửdụng là ấp trứng bằng đèn dầu, phương pháp sử dụng đèn dầu để tạo ra nhiệt

độ trong buồng ấp, trứng được treo trong các túi chứa nhiều trứng, mỗi ngàyđảo 4-5 lần Cách này cho tỉ lệ tương đối thấp và mất rất nhiều thời gian

Vì vậy khi công nghệ hiện đại hơn thì cách ấp trứng bằng đèn điện đã Rađời, đây là thời kì đầu của máy ấp trứng ngày nay Với thùng xốp, bóng đènsợi đốt, quạt DC kết hợp một số linh kiện đóng ngắt, điều khiển mạch điệnđơn giản nhất, điều khiển nhiệt độ vẫn nằm trong một phạm vi lớn, chưachính xác dẫn đến tỉ lệ ấp vẫn tương đối thấp Hiện nay, con người đã sử dụng

vi điều khiển trong hoạt động chăn nuôi, vì vậy việc điều chỉnh nhiệt độtương đối dễ dàng giúp tỉ lệ nở trứng cao

Máy ấp trứng tự động hoàn toàn ứng dụng vi điều khiển được cấu tạogồm:

- Khung máy ấp trứng

- Hệ thống điều khiển: bảng điều khiển, phím chức năng, cảm biến nhiệt.

- Hệ thống điều nhiệt trong máy: hộp nhiệt, quạt gió, ống gió

4 tuần (28 ngày), ngan 5 tuần (35 ngày)

Các loại trứng gia cầm khác có các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ,

độ ẩm và thời gian ấp nở

Bảng 1.1 Thời gian, nhiệt độ ấp các loại trứng

Loại trứng Thời gian ấp

(ngày)

Nhiệt độ ấp (°C) Độ ẩm (%) Độ ẩm 3

ngày cuối(%)

Về cơ bản, máy ấp trứng tự động gồm bốn khâu: nhiệt độ, đảo trứng, độ

ẩm và thông gió, các thông số kỹ thuật đều được điều chỉnh bằng mạch bándẫn và vi điện tử Để có giống mạnh khoẻ, tỷ lệ nở cao, máy phải giải quyếtđược triệt để bốn khâu trên:

Khâu nhiệt đóng vai trò quan trọng nhất, quả trứng ấp không đủ nhiệt thìphôi sẽ không phát triển Để giữ nhiệt, các vỏ máy được thiết kế dày và có

chức năng cách ly tốt, góp phần lưu nhiệt khi mất điện Trong máy có các hệthống dây điện trở, có chức năng sinh nhiệt, mỗi dây có công suất tùy thuộcvào thể tích của lồng ấp Để đóng, ngắt mạch điện và dây điện trở sinh nhiệt,

có thể sử dụng rơle điện tử không tiếp điểm, dùng tri-ắc công suất lớn, bộđóng ngắt hoạt động với độ tin cậy cao

Thông gió là phần không thể thiếu trong quá trình ấp Các quạt thônggió phải gắn với cửa chớp mở tự động mỗi khi quạt hoạt động Việc gắn vớicửa chớp là để đảm bảo việc cách ly với môi trường bên ngoài, đảm bảo việcgiữ nhiệt Việc thông gió có thể kết hợp với việc giảm nhiệt cho máy ấp

1.3 Cấu tạo máy ấp trứng

Bộ điều khiển đặt trên nóc vỏ trong hộp, cách nhiệt hoàn toàn với buồngấp

1.3.2 Ruột máy

Ruột máy làm bằng sắt, có kết cấu chắc chắn, tách rời với vỏ máy Tất cảcác hệ thống cấp nhiệt, quạt đối lưu, hệ thống đảo dính liền với ruột máy Ưuđiểm của thiết kế này là rất tiện lợi cho quá trình bảo hành, bảo dưỡng, dễdàng vệ sinh máy

1.3.3 Giá và khay trứng

Trong máy phải thiết kế giá để đặt các khay trứng vào Giá phải có trụcquay để có thể quay khay trứng nghiêng vào phía trong, nghiêng ra phíangoài, ở vị trí thăng bằng Trục quay giúp ta đảo vị trí của khay trứng trongmáy có tác dụng đều hòa nhiệt trên quả trứng ở các vị trí khác nhau giúp cho

phôi phát triển tốt hơn Vị trí thăng bằng để ta thao tác khi đưa khay trứng vàohoặc lấy khay trứng ra.

1.4 Phân loại lò ấp trứng

1.4.1 Lò ấp trứng thủ công

Thực chất là việc sắp các kệ trứng xen kẽ giữa các bóng đèn, trong mộtkhông gian rộng Phương pháp ấp trứng gia cầm mà việc điều chỉnh chế độnhiệt độ, ẩm độ qua các giai đoạn ấp hoàn toàn nhờ vào kinh nghiệm, cảmgiác của người chủ ấp thì gọi là ấp trứng thủ công

Hình 1.1 Lò ấp trứng thủ công

1.4.1.1 Ưu điểm của phương pháp ấp trứng thủ công

Lò ấp được làm bằng “bồ” đan bằng tre nứa, thóc lép hoặc trấu, chăn,màn (ủ trứng).… là những thứ rẻ tiền sẵn có ở bất cứ vùng nào

Nhà xưởng để lắp đặt lò đơn giản, có thể sử dụng nhà bếp, nhà ở, nhàkho…

Quy mô trứng ấp từ ít đến nhiều, không bị phụ thuộc vào quy mô máy,rất thuận tiện… vì vậy trứng luôn được cho vào ấp, không cần bảo quản dàingày

Có thể sử dụng được bất cứ loại lao động nào trong gia đình hoặc thônxóm để tham gia vận hành lò ấp Nhất thiết phải có người chịu trách nhiệm kỹthuật ấp: ông chủ lò ấp hoặc một chuyên gia về ấp thủ công…

1.4.1.2 Nhược điểm của phương pháp ấp trứng thủ công

- Hoàn toàn không có khả năng tự động

- Khả năng trứng nở phụ thuộc vào kinh nghiệm người làm việc, do vậyhiệu quả kinh tế không cao

- Sử dụng nhiều nhân công khi ấp trứng

1.4.1.3 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc hoàn toàn thủ công và hoàn toàn dựa vào kinh kiệm:Dùng đèn thắp sáng để cung cấp nhiệt độ cho lò ấp, đảo trứng 5-7 lần trên 1ngày trong 10 ngày đầu và 3-4 lần trong các ngày còn lại, tiến hành phunnước cho lò cứ cách vài ngày phun một lần (độ ẩm khoảng 80%) Tất cả cácquá trình trên hoàn toàn không tự đông

Giá thành rẻ do các nguyên vật liệu làm lò hoàn toàn dễ kiếm tại các địaphương

1.4.2.1 Ưu điểm của lò ấp trứng bán thủ công

- Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt

- Giá thành rẻ, dễ chế tạo

- Làm việc liên tục nhiều ngày

- Làm việc được ở điện áp 220V

- Công suất tiêu thụ thấp, giảm được một lượng lớn nhân công

- Có khả năng tự động hóa 1 phần Người sử dụng có thể cài các chế độ

tự động theo một số phần mềm định sẵn

1.4.2.2 Nhược điểm của lò ấp trứng bán thủ công

- Không có khả năng báo lỗi và hoạt động khi mất điện

- Hoạt động trong một một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng

- Cần người giám sát khi hệ thống hoạt động

1.5 Giới thiệu một số lò ấp trứng tự động [2]

1.5.1 Máy ấp trứng MT100G

Máy ấp trứng 100 trứng có vỏ, khung máy được chế tạo bằng gỗ dày20mm phủ nhựa màu trắng có độ bền cao, giữ nhiệt và cách nhiệt tốt Dùnhiệt độ môi trường có xuống 15°C hay lên đến 38°C cũng không bị ảnhhưởng bởi nhiệt độ môi trường

Bóng nhiệt Halogen sử dụng trên máy ấp MT100G là loại bóng nhiệtkhông phát sáng, chuyên dụng trong ngành ấp độ bền cao lên đến 10 năm, tiếtkiệm điện

Khay trứng của máy ấp trứng Mactech 100 trứng được làm bằng nhựarất dễ dàng vệ sinh Đáy khay là dạng lưới có độ thông thoáng cao giúp máyđồng đều nhiệt Khay có thể tháo rời thuật tiện vệ sinh, khử trùng và xếptrứng

Bộ điều khiển điện tử tự động 100% Hệ thống điều khiển nhiệt độ chínhxác đến ±0.1 độ C Có thể thay đổi nhiệt độ phù hợp với nhiều loại trứng giacầm, thủy cầm, trứng chim khác nhau.

Hệ thống điều áp cao cấp nhất trên thị trường làm tăng độ đồng đều nhiệt

độ tại tất cả các vị trí trong máy giúp cho tỷ lệ nở có thể đạt tới 95%

Máy ấp trứng Mactech 100 trứng có chế độ đảo trứng tự động 2 giờ mỗilần với động cơ độ bền cao, chịu tải tốt

Máy tự động đảo trứng 2h/lần góc đảo 90 độ C (-45 độ > + 45 độ).Với cấu tạo của máy với thể tích máy đã được tính toán kỹ lưỡng phùhợp với số lượng trứng đảm bảo lượng Oxy cho phôi phát triển tốt [3]

Hình 1.4 Máy ấp trứng MT100G

1.5.2 Máy ấp trứng GC – 1000

Tự động hoàn toàn 100%, công suất tối đa 1000 trứng, đảo trứng tựđộng (chế độ hẹn giờ), phun ẩm và nhiệt độ tùy chỉnh tự động đóng khi quácon số quy định

Các thông số của máy:

Điện áp: 220VAC

Công suất tiêu thụ: 10kw / 1 kỳ ấp

Thiết bị tạo độ ẩm: Thiết bị tạo ẩm bằng sóng siêu âm

Hệ thống cung cấp nhiệt: bóng nhiệt halozen chuyên dùng cho ấp trứng.Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý

Tạo độ ẩm tự động

Đảo trứng tự động (có thể tuỳ chọn thời gian đảo từ 1 giờ - 120 giờ)

Có thể ấp theo chế độ đa kỳ hoặc đơn kỳ

Hình 1.5 Máy ấp trứng GC-1000

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Tìm hiểu khái quát về các linh kiện chính được dùng trong mạch điềukhiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm, đặc biệt là STM32F103C8T6

và ứng dụng trong mạch điều khiển

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họthông dụng như F0, F1, F2, F3, F4… Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARMCOTEX M3 STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz Giáthành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự Mạchnạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng

Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điềukhiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bịngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lậptrình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nộibộ…

Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAREmbedded Workbench, Keil C…

Thư viện lập trình: có nhiều loại thư viện lập trình cho STM32 như:STM32snippets, STM32Cube LL, STM32Cube HAL, Standard PeripheralLibraries, Mbed core Mỗi thư viện đều có ưu và khuyết điểm riêng.

Mạch nạp: có khá nhiều loại mạch nạp như: ULINK, J-LINK, DAP, STLINK…

CMSIS-Board để lập trình: các bạn có thể mua sẵn 1 số kit ra chân đã có sẵn trênthị trường hoặc thiết kế 1 cái board dành riêng cho bản thân mình Ở đâymình đã thiết kế 1 board đã tích hợp sẵn mạch nạp

2.1.2 Các thông số của STM32F103C8T6

Vi điều khiển: STM32F103C8T6

Kernel: Cortex-M3

Tần số hoạt động: 72Mhz, số pin: 48

Bộ nhớ: 64K Byte Flash, 20K Byte SRAM

Giao tiếp: 2xSPI, 3x UART, 2x I2C, 37 port I/O

Chuyển đổi ADC: 2x ADC

Nguồn cấp: 5VDC qua micro USB, được chuyển thành 3.3VDC qua ICnguồn cấp cho vi điều khiển chính

3.3V 3.3V

2.1.3 Sơ đồ chân STM32F103C8T6 [4]

Hình 2.7 Sơ đồ chân STM32F103C8T6Bảng 2.2 Chức năng của các chân trong STM32F103C8T6

2.2 Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11 [3]

Hình 2.8 Sơ đồ chân DHT11

- Trong đề tài này em đã lựa chọn cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11,DHT11 là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệuthông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất).Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 có bộ điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm vớiđầu ra tín hiệu số được hiệu chuẩn qua bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trongcảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tínhtoán nào Với việc sử dụng tín hiệu kỹ thuật cao nên cảm biến luôn cho độ tincậy cao và ổn định trong thời gian dài

Cảm biến này bao gồm một thành phần đo độ ẩm kiểu điện trở và bộphận giảm nhiệt độ NTC, và kết nối với bộ vi điều khiển 8 bit hiệu suất cao,cung cấp chất lượng tốt, phản ứng nhanh, chống nhiễu và hiệu quả về chi phí.Kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp và truyền tín hiệu lên đến 20m.

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.3 Bảng thông số kỹ thuật DHT11Thông số Điều kiện Tối thiểu Trung bình Tối đa

Sơ đồ kết nối:

Hình 2.9 Sơ đồ kết nối của DHT11

2.3 Màn hình hiển thị LCD 1602 [6]

Hình 2.10 Hình dạng thực của LCD 1602Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD 1602 (Liquid Crystal Display) được sửdụng trong rất nhiều các ứng dụng vi điều khiển LCD 1602 có rất nhiều ưuđiềm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ,

số, kí tự đồ họa); dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giaotiếp khác nhau, tiêu tốn rất ít tài nguyên của hệ thống, giá thành rẻ, …

Hình 2.11 Sơ đồ chân của LCD

Thông số kĩ thuật của LCD 1602:

Chức năng của từng chân LCD 1602:

Chân số 1- VSS: chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch

điều khiển

Chân số 2- VDD: chân cấp nguồn LCD, được nối với VCC= 5V của

mạch điều khiển

Chân số 3- VE: điều chỉnh độ tương phản của LCD.

Chân số 4- RS: chân chọn thanh ghi được nối với mạch logic “0” hoặc

logic “1”

Logic “0”: Bus DB0 – DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế

độ “ghi” – Write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” –Read)

Logic “1”: Bus DB0 – DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong

LCD

Chân số 5- R/W: chân chọn chế độ đọc/ ghi (Read/ Write), được nối với

logic “0” để ghi hoặc nối với logic “1” để đọc

Chân số 6- E: chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên

Bus DB0 – DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có một xung cho phép củachân này như sau:

Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi bên trong

khi phát hiện một xung (high – to – low transittion) của tín hiệu chân E

Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất ra DB0 – DB7 khi phát hiện cạnh lên

(low – to – high transittion) ở chân E và được LCD giữ ở bus cho đến khi nàochân E xuống thấp

2.4 OPTO MOC3021 [8]

MOC3021 là optocoupler hay optoisolator điều khiển Triac phát hiệnđiểm 0 Sử dụng ánh sáng để ghép nối gián tiếp vào các bộ mạch Điểm đặcbiệt của MOC3021 là nó có khả năng phát hiện điểm zero và được điều khiểnbởi một Triac

Hình 2.12 Sơ đồ chân của MOC3021

Thông số kỹ thuật MOC3021

Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật MOC3021

Nhiệt độ bảo quản TSTG -40 to +150 ° CNhiệt độ hoạt động TOPR -40 to +85 ° C

Điện áp tăng cách ly (điện áp AC

cao nhất, 60Hz, thời lượng 1

2.5 TRIAC BT136 [7]

Trong đề tài này có sự kết hợp giữa opto MOC3021 và Triac BT136 để

có thể cách ly và điều khiển mạch xoay chiều Linh kiện này rất thông dụngnên dễ dàng mua và giá thành rẻ

BT136 là TRIAC với dòng điện cực đại 4A Điện áp ngưỡng cổng củaBT136 cũng rất ít nên có thể được điều khiển bởi các mạch kỹ thuật số VìTRIAC là thiết bị chuyển mạch hai chiều nên chúng thường được sử dụng chocác ứng dụng chuyển mạch AC

Hình 2.13 Sơ đồ chân của BT136

2.6 RELAY 5V

Hình 2.14 Sơ đồ chân của Relay 5V

Chức năng các chân:

Bảng 2.6 Bảng chức năng các chân của Relay 5V

1 Đầu cuộn dây

1

Được sử dụng để kích hoạt (Bật / Tắt) Rơle,Thông thường một đầu được kết nối với 5V và

đầu kia nối đất

2 Đầu cuộn dây

2

Được sử dụng để kích hoạt (Bật / Tắt) Rơle,Thông thường một đầu được kết nối với 5V và

đầu kia nối đất

3 Chung (COM) Chung được kết nối với một đầu cuối của Tải sẽ

được kiểm soát

4 Thường đóng

(NC)

Đầu kia của tải hoặc được kết nối với NO hoặc

NC Nếu được kết nối với NC, tải được kết nối

trước khi kích hoạt

(NO)

Đầu kia của tải hoặc được kết nối với NO hoặc

NC Nếu kết nối với NO, tải bị ngắt kết nối

trước khi kích hoạt

Đặc điểm của Relay 5 chân 5V:

 Điện áp kích hoạt (Điện áp trên cuộn dây): 5V DC

 Dòng kích hoạt: 70mA

 Dòng tải AC tối đa: 10A @ 250 / 125V AC

 Dòng tải DC tối đa: 10A @ 30 / 28V DC

 Cấu hình 5 chân nhỏ gọn với khuôn nhựa

 Thời gian hoạt động: 10msec Thời gian phát hành: 5msec

 Chuyển mạch tối đa: 300 hoạt động / phút (cơ học)

2.7 Kết luận chương 2

Trong chương này, em đã tiến hành phân tích yêu cầu bài toán, trình bày

về sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán, quy trình thiết kế và lựa chọn các linh kiệnphù hợp với đồ án và thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch Để có thể biết rõ hơn

về quy trình thực nghiệm và mô hình lắp ráp hệ thống điều khiển giám sátmáy ấp trứng, ở chương tiếp theo là nội dung về thiết kế mô hình, thử nghiệm

và đánh giá cụ thể hệ thống

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ẤP TRỨNG

GIA CẦM 3.1 Yêu cầu và lựa chọn thiết kế

Ấp trứng gia cầm nhân tạo đã tạo điều kiện cho việc tập trung ngànhchăn nuôi gia cầm và cho phép ngành này trở thành ngành sản xuất có năngsuất cao, hạ giá thành, góp phần đưa ngành chăn nuôi trở thành ngành sảnxuất chính trong nông nghiệp

Một trong những yếu tố quan trọng của việc tăng tỉ lệ nở trứng gia cầmchính là ứng dựng các công nghệ kĩ thuật hiện đại vào việc xử lí nhiệt độ môitrường trong quá trình ấp trứng gia cầm

Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu em đã thiết kế hệ thống điều khiển

và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm đáp ứng các yêu cầu công nghệ như:

1 Đo và hiển thị nhiệt độ môi trường trong lò ấp trứng

Sự thay đổi nhiệt độ môi trường trong lò dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu

ra trên chân OUT của cảm biến LM35 Vi điều khiển sẽ đọc giá trị thay đổiđiện áp qua bộ chuyển đổi ADC từ tín hiệu tương tự sang số (đọc giá trị T°).Trong hệ thống này em sử dụng bộ điều khiển ON/OFF, tức là khi nhiệt

độ trong lò (T°) thấp hơn nhiệt độ ngưỡng (t°) mà ta cài đặt thì hệ thống sẽgia nhiệt bằng cách bật đèn, và tắt đèn khi nhiệt độ cao

2 Quạt tản đều nhiệt trong lò

Quạt này có tác dụng hút không khí bên trong buồng ấp thổi qua bóng nhiệt của máy ấp Không khí đi qua bóng đèn sợi đốt sẽ được làm nóng và theo hệ thống điều gió thổi ra khắp buồng ấp Quá trình này lặp lại tuần hoàn giúp nhiệt độ bên trong buồng ấp được đồng đều hơn