Luận văn thạc sĩ thiết kế hệ thống Đo và Điều khiển nhiệt Độ dùng vi xử lý Ứng dụng trong giảng dạy tại trường Đại học sao Đỏ

Pham Thi Ngoc Yến đô, hra chọn cảm biển th đó giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ thông tin vào trong quả trình học tập, nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng của công nghệ hiện đại làm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

NGUYEN THI PHUONG HUE

DETAIL:

THIET KE HE THONG BO VA DIEU KATEN NATET DO DUNG VI XU LY UNG DUNG TRONG GIANG DAY TAT

TRUONG DAI HOC SAO DO

NGANIT: DO LUONG VA CAC ITE THONG DIRU KITTEN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KIOA HỌC PGS.TS PHAM THI NGOC YEN

HÀ NỘI - 2010

LOI CAM BOAN

Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cửu của riéng t6i, không sao chép của

ai Nội dung luận văn có tham Khao và sử dụng các tải liệu, thông tin được đăng tâi trên các tác phẩm, tạp chỉ và các trang web theo danh mục tài liệu của luận văn

Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Phương Huệ

Người thực hiện: Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá hục: 2008-2019

1

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

Chương I:Giới thiệu hệ thông do và điều khiển nhiệt độ 10

1.1 Khái niệm về hệ thông điều khiển nhiệt độ 10

1.3 Mô hình tổng quát của các hệ thống đo nhiệt độ 10

L 2 Chức năng các khôi trong hệ thống điền khiển 1

Chương II: Cảm biến đo nhiệt độ -o.5 2ê cac — T8

2.2, Phân loại cảm biển nhiệt ào 255cc TẾ

Chương IV: Thiết kế bài thí nghiệm lựa chon cam hiến đo nhiệt độ 28

46 Giao điện của chương trình "¬ 3B

Nguyễn Thị Phương Huệ

2

Người thực

Churong V: Thiét ké va x4y dựng một số bài thí nghiệm ứng dụng hệ 41 thống đa lường và điều khiển nhiệt độ ¬

Phần I: Thiết kế hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ 4

5.1 Thiết kế mạch đo và điều khiển nhiệt độ AD

5.4 Thiết kế phần mềm 20 SH ng gi min 60

5.4.1 Lưu đỗ giải thuật tổng quát eee ch nh Hee 60

5.4.2 Giải thuật chương trình đọc ADC va chương trình đối số nhị phân 61

5.4.4 Giải thuật chương trình tăng giảm - 63

§.4.5.Giai thuật chương trình so sánh và điều khiển - “

Phần II: Xây dựng hài thí nghiệm ứng dụng hệ thông đo và điều khiển — 65

nhiệt độ

Bài Í: Ghép nối cảm biễn với mạch đa — #8

3 Nguyên lý làm việc chưng của cảm biển nhiệt 71

Bai 2: Thực hành ghép nỗi mach đo với vỉ xữ lý, hiển thị kết quả vả 74 phương pháp bù sai số

3

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

Tài liệu tham khảo KH kh khe Hư "¬ ereereeee 90

Người thực hiện: Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoe: 2008-2010

4

MỠ BẦU

Dat nude ta đang trong quả trình hội nhập và phát triển, sự cạnh tranh với các nước trên thê giới trên tất cả các lĩnh vực rất quyết liệt đôi hỏi các ngảnh, các cấp phải không ngừng đổi mới phương pháp quản lý, áp dụng công nghệ tiến tiền, hiện đại để nâng cao chất luợng và hiệu quả công việc

Dôi với ngành giáo dục cũng vậy, để đáp ứng nhu cản ngày càng cao của thị trường lao động, cẩn phải nâng cao chất lượng đảo tạo, khẳng định và giữ vũng thương hiệu Vì vậy, đòi hỏi các cơ sở đào tạo, đặc biệt là các trường đại học, cao đẳng, ngoài yếu tổ không ngừng nâng cao trình độ chuyên môn vả chât lượng đổi ngũ giáo viên, giảng viên, các Irường nói chung và trường Đại học Sao Đồ nỏi riêng cần phải chủ trọng đến việc sử dụng, khai thác phương tiên, dé ding day hoe hién dai, ung đụng các phần mẻm phục vụ quá trình giảng dạy, nâng cao chất lượng đào tạo Ngày nay, việc ửng dung may tinh vảo trong kỹ thuật đo lường và điều khiển không, còn xa lạ vỉ khi các thiết bị đo lường điểu khiến được ghép nỗi với máy tính sẽ có thời gian thu thập và xử lý dữ liệu ngắn trong khi mức độ chính xác vẫn được đảm báo, nhưng điều đáng quan tâm hơn cả là khả năng tự đông hoá trong việc thu thập

và xử lý đũ liện Một bước tiến quan trọng trong kỹ thuật vi xử lý là sự ra đời của các bộ vì xử lý kỹ [huật số Đây là một vì mạch điện tử có mật độ lích họp cao bao gếm rất nhiễu các rạch số củ khả năng nhận, xử lý và xuất dữ liệu Đặc biệt là quá trình xử lý đữ liệu được thực hiện theo một chương lrinh lá một tập hợp các lệnh từ bên ngoải mả nguời sử dụng có thể thay đổi dễ đảng tuỳ thuộc vào tùng ứng đụng

Da đó một bộ vị xử lý có thể thực hiện được rất nhiều các yên cầu điều khiền khác

nhau phụ thuộc vào nhu cầu của người sử dụng Với những kiến thức có đuợc cùng

với sự quan không ngừng đầu tư trang thiết bị, phòng thí nghiệm phục vụ đảo tạo

của nhà trường trong những nằm qua Việc tận dụng, khai thác Irang thiết bị, phòng: thí nghiệm trong việc nâng cao hiệu quả đào lạo cộng với tình um việt của vỉ xứ lý

đã thôi thúc em lụa chọn đê tải: “TWi&t kế hệ thẳng áo và điều khiển nhiệt độ dùng

tì xứ lý ứng dụng trong giảng đạy tại trường Đại học Sao Để” với mục địch xây đựng phần mềm trợ giúp sinh viên trong các bài thi nghiệm đo và điểu khiển nhiệt

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá 2008-2010

5

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

đô, hra chọn cảm biển th đó giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ thông tin vào

trong quả trình học tập, nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng của công nghệ hiện đại làm tiên để chơ các em khi ra trường có được những kiến thức thực tiễn

Duợc sự hưởng dẫn, chỉ bảo nhiệt tỉnh của PGS-TS Pham Thị Ngọc Yến cùng các thay cô trong bộ môn Do lường và điều khiển đã giúp em hoàn thành luận văn này Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiểu sót, vì vậy rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của các thây cô để luận văn của em được hoàn thiện hơn qua đó giáp em có thể xây dựng những ứng đựng thục

tiễn im xin chân thành cảm ơm!

6

DANH MUC CAC HINIL VE

Hình 1.1: 3ơ đỗ khối trong hệ thông điều khiển

Hình 3.1 Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt naãu

Hình 3.2 Mạch bủ sai số nhiệt độ đo nhiệt độ đầu tụ do thay đổi trong nhiệt kể cặp nhiệt ngấu

Hình 4.1 Mô dun SQL trong Labview

Ilinh 4.2 Complete SQL Session

Llinh 4.3 Lim 46 thuat todn tro gitip Ia chon cảm biển

Tlinh 4.4 Giao dién chinh cia chang trinh

Hình 4.5 Thông bảo yêu cân nhập giả trị khoảng đo

Hình 4.6 Giao diện phân tra cứu

Hình 5.1 Cấu trúc cơ bản của hệ thống, o

Hình 5.2 Sơ đỏ khối của một hệ thông, đo lường,

Hình 5.3 Sơ đỏ khối của một hệ thống đo lường số

Hình 5.4 Cấu trúc vi điểu khiển 89C51

1linh 5.5 Cấu trúc bộ nhớ chương trình

Llinh 5.6 Địa chỉ các ngắt trên bộ nhớ chương trình

Tlinh 5.6 Câu trúc bộ nhé đữ liệu

Hình 5.8 Câu trúc bộ nhớ trong,

Hinks 5.9 Câu trúc 128 byte thập của bộ nhớ dữ liệu trong,

Hình 1.10 128 byte cao của bệ nhớ đữ liệu

Hình 5.11 Sơ đỗ khối

Ilinh 5.12: Cac phim nhân

Linh 5.13: Khéi mach cam biển nhiệt

Thinh 3.14: Lamu dé giai thudl tang quat

Hình 5 15: Giải thuật chương Irình doc ADC và chương trình đổi số nhị phân sang

mã BCD

Hình 5.16 Giải thuật xuat LED

Hinh 5.17 Giải thuật chuơng trình tăng giảm

Nguyễn Thị Phương Huệ

7

Người thực

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

Linh 5.18 Giải thuật chương trình so sánh và điều khiến

Hình 5,19 Câu tạo của Therrnocouple

Hình 5.20 Cặp nhiệt điện

Hình 5.21 Câu tạo của nhiệt điện trở RTD,

Hình 5.22 Cảm biến dạng NTD

Hinh 5.23 Cau tao Thermmstar

Llinh 5.25 Tiép giap p-n

Llinh 5.26a IC cám biên nhiét LM35

Tlinh 5.26b Cảm bién nhiét dang Diode

Hình 5.274 TƠ cảm triển nhiệt T18 ISB20

Hình 5.27b IƠ cảm biển nhiệt LM335

Hình 5.28 Hoa quang kế

Hình 5.29 Hỏa kế

Hình 5.30 Sơ đỗ kết nổi cặp nhiệt điện

Hình 5.31 Sơ đỗ kết nổi LM3

Ilình5.32 Sơ đổ kết nổi RTD

Linh 5.33 6 cam 25 chân

Tlinh 5.34 Sq dé két ndi voi céng may in

Hình 5.36 Công com 25 chan

Hinh 5.37 Sơ đỏ khôi của hệ thống sử dung DOA

Hình 5.38 Sơ đỗ khỏi của hệ thông st dung RS-232

Hình 5.39 Sơ đỗ chân của LM35

1linh 5.40 Sơ đề nguyên lý mô phỏng trên Pratens

Hình 5.41 Giao điện thiết lập thông 0 cho ADC

§

DANH MỤC CÁC BẰNG

Bang 1.1 Cac loai cam bién thy dong

Bang 1.2 Hiện tượng biến đổi

Bang 1.3 Kích thích - đặc tỉnh

Bang 1.4 Tóm tắt câu trúc đữ liệu và nguồn tra cứu của cảm biển nhiệt độ

Bang 1.5 Quan hệ giữa loại cảm biển và môi trường sử đụng

Bang 1.6 Quan hệ giữa vị trí đặt cảm biến và hình dạng cảm biển

Bảng L.7 Các phép toán số học

Bang 1.8 Cac phép toan logic

Bang 1.9 Mẫu phiêu điều tra

Bang 2.1 Cac bit dia chi T2CON 5 ER

Băng 2.2 Ký hiệu các chân 8052

Băng 2.3 Quy định các chân của công Com 9 chân mặc định)

Bảng 2.4 Quy định các chân cổng Com 25 chân (mặc định)

Bang 2.5 Thêng số nhiệt độ chính xác

Táng 2.6 Liệ số đặc tỉnh kỹ thuật

9

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

CHƯƠNG L

GIỚI TIIỆU HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIÊU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

1.1 Khái niệm về hệ thắng điều khiển nhiệt độ

Nhiệt dé là đại lượng vật lý hiện điện Khấp mọi nơi vả trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghiệp vì mỗi sản phẩm, thiết bị hay điều kiện làm việc cần có những nhiệt độ khác nhau Muôn có nhiệt độ phù hợp cẩn phải có một hệ thống điêu khiển Tuỷ theo tỉnh chất, yêu câu của quá trình mà nó đò hỏi cáo phương pháp điển khiển thích hợp

1Iệ thông điểu khiển nhiệt độ có thể phân thành 2 loại: LIệ thông điểu khiển hồi

tiép(feedback control system) vA hệ thông điều khiển tuần tu (sequence control

1.2 Mô hình tổng quát của các hệ thông đo nhiệt độ:

1.2.1 Mô hình hệ thắng điều khiển:

Hệ thông đo và điều khiến nhiệt độ là một dạng của hệ thẳng thu thập đữ liệu Nhìn chung một hệ thẳng thu thập dữ liệu đây đủ có những thành phân sau:

+ Phần thu thập dữ liện từ

Phan này gồm các cảm biển, (ADC) và các thiết bị ngoại vi khác mạch gia công tín

ổi tượng bên ngoài vào hệ thống vi xử lý-máy tinh

hiểu đo, bộ chuyển đổi tin hiệu tương đông sang lín hiệu số như nguồn, đường dây

Từ phân tích trên một hệ thống thu thập dữ liêu (AD§) sẽ có những thành phản câu

trúc sau:

“| | sông! [ Ï kênh Lou | vay

Tình 1.1: Sơ đồ khối trong hệ thống điều khiến

1.22 Chức năng các khỗi trang hệ thẳng điều khiển

a Kít chủ vi xử lý

Kil sir dung mél chip vi xit ly, là đơn vi masler nhận yêu cầu từ người sử đụng,

và truyền đữ liệu cho các slave khác, ở đây sử đụng kỹ thật truyén (hông đa xử lý để giao tiếp kit chit và các kit ví xử lý slave, gifm kit chi và máy lính, chỉ có thể giao tiếp khi tác động phím tử kít

Kít chủ có thiết kế phân củng như các kit slave, đuy chỉ cỏ thêm phần cúng mạng, truyền và phản chương trình quản lý các thông số của các đơn vị slave

Người thực hiện: Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoe: 2008-2010

1I

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

b Cac kit sat ly tam thai (Slave)

Các kít xử lý tạm thời có nhiệm vụ thu nhận các giả trị tủ ADC và có khả năng, điều khiển nhiệt độ theo các phuơng pháp khác nhau Chức năng của các thông số

từ cẳng nói tiếp

e Mạng truyền

Dừùng để giao tiếp giữa các kit, giữa cdc kat với máy tính Mạng truyền sử dụng ở đây là theo khuyến cáo của nhà sản xuất chịp giao tiếp mã 485 Chuẩn truyền 458

được sử đụng rộng rãi trong các thiết bị điều khiển vi tỉnh đơn giân trong kết nếi

phân cứng cũng nữ giao thức truyển, đây là mạng Half Duplex Trong một thời gian

sử đụng nhất định chỉ có thể nhiều nhất hai đối tượng liên lạc với nhan Các cảch thức giao tiếp là một vi xử lý chủ và các kít vì xử lý t0, cde kit vi xử lý tớ không thể liên lạc với nhau má chỉ có thé liên lạc thông qua vi xú lý chủ

1.3 3 Các phần dữ trong thiết bị dơ

1.2.3.1 Các phần tử trong một hệ thông đo lường

1.3.3.2 Cảm biển

Là phần tử cảm nhận đâu tiên và tiếp cận gần nhất với quá trình do Cảm biển

chín tác động của các đại trạng cân được điền khiến, giám sát của một hệ thống và

gửi tín hiệu điện thu được lương ứng chưa được chuẩn hơả tới bộ chuyển đổi chuẩn hoá

1.2.3.3 Thiết bị chuyên dối chuẩn hoá

Tín hiệu điện đâu ra của cảm biển thuờng hoặc là quá yếu hoặc bị nhiều hoặc chứa cả các thành phản không mong muốn, ngoài ra các tín hiện này có thể Không tương thích với những đòi hỏi của hệ thắng thu thập số liệu nên những tín hiện này

thường phải được làm phù hợp trước Khi đưa vào các thiết bị khác như xử lý kế

quả, điểu khiển ác thiết bị chuyển đôi chuẩn hoá thục hiện việc biển đổi các tin hiệu đầu vào là các lín hiệu không chuẩn hoá ở đầu ra của cảm biến thinh dang dang tin hiệu thích hợp để hiển thị, hoặc lưu giữ hoặc phù hợp với các yêu cầu của

các thiết bị tiếp theo Chúng thường gồm các mạch điện thực hiện các chức năng

sau: khuếch đại, lọc, phối hợp trở kháng, điển chế và đải điều chế Bộ khuyếch đại

mức thấp và bộ lọc thông tháp là những bộ chuyển đỏi chuẩn hoá thông thuờng nhất

* Bộ khuếch đại thuật toán:

Trong các hệ thông đo lường ngày nay phần lớn các tin hiệu ra tương tự của

cảm biển đều được biển đổi thành tín hiệu số để tiện dùng cho việc lưu giữ hoặc

điên khiển do đó oác tín hiệu này cin phải được đưa qua bộ ADC (bộ biến đổi tương tự — sổ) tuy nhiên dải tín hiệu đầu ra của cảm biến thường rất nhỏ cỡ mili V hoặc lại rất lớn không phủ hợp với dải đầu vào của ADC hoặc các hệ thông thu thập

số liện (DAO syslem) do đỏ có thế sử dụng bộ khuếch đại thuật loán để cung cấp các chức năng chuyển đổi chuẩn hóa in hiệu sau

~ Lam tăng, giảm biển đô của tín hiệu + Lọc tín hiệu

+ Lâm giảm trở kháng của tín hiệu ra hoặc

- Cung cấp hệ số khuếch đại có thể thay đổi được

* Bộ lây và giữa mẫu (Sample and Hold):

Mục đích của bộ lấy và giữ: mẫu lá đề bắt tin hiệu ở đầu ra của cảm biển và giữ

lại giá trì đó không đổi trang một khoảng thỏi gian nhất định vì mỗi bộ ADC đến

cân lín hiện được giữ ổn định trong một khoảng thời gian nhất định để thực hiện việc chuyển đổi môi cảch chính xác Mặt khác phụ thuộc vào lốc độ biển đổi của tín hiệu ra của cảm biến mả chọn bộ lây và giữ mẫu eỏ tốc độ thích hợp, nêu lín hiệu ra của cảm biến có tốc độ biển thiên lớn thị cẳn bộ lây và giữ mẫu cùng phải có tốc độ lớn thích hợp để kịp bắt được các giả trị biển đổi của đầu ra của cảm biển và ngược lại

* Bộ chuyển đổi tương tự - số (A-D Converter)

Tin hiện số cho phép lưu giữ đễ đàng, phục vụ cho điêu khiển thuận lợi hơn, truyền đi xa Ít bị nhiễu, mà tín hiệu đâu ra của cảm biển thường là tin hiệu hương tự nên nó thường được biển đổi thành tín hiệu số trước khi đưa đi xứ lý tiếp đo đỏ cản

phải sử dụng một bộ chuyên đổi tương tự sổ (ADC) Bộ ADC có trở kháng đầu

vào nhỏ và chúng đôi hỏi tin hiệu đua vào đầu vào của chúng là tín hiệu một chiếu

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá 2008-2010

13

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

hoặc thay đổi chậm và cỏ biên độ không vuợt quá một đi xác định Một trong những thông số kỳ thuật quan trọng của bộ chuyển đổi tương tự số là độ phân giải,

nó là số bít để mã hoá tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ở đầu ra của ADC Việc

lựa chọn độ phân giải này rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hưởng tới quá trình biển đổi

và lưu giữ sổ liệu đo được, nó tác động tới việc nhận biết sự biển đổi của tín hiệu, thê hiện sự biển đổi của tín hiệu Tuỳ thuộc vào độ nhạy của cảm biển và độ chính

xác yêu câu của hệ thống đo mà chọn ADC có độ phân giải thích hợp

* Bê lọc

Cho phép chọn tín hiệu có tần số thích hợp Một ứng dụng điển hình của bộ lọc

à trong hệ thống âm thanh để loại bỏ đi các tin hiệu tạp âm, chi lay các tín hiệu ấm nằm trong một đải tấn số nhất định phủ hợp vỏi tai người ngho

* Hiển thị và lưu giữ

'Việc hiển thị kết quả đo cỏ thể đưới dạng tương tụ hoặc dưới đạng số Bộ hiển

thị có nhiệm vụ biển đổi tin hiệu đo thu được đưới dạng các tín hiệu điện thành giá trị đo thực tế để hiển thị Việc lưu giữ kết quả đo có thể thực hiện trên băng từ, bộ

nhở hoặc trên giây

Người thực hiện: Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá hục: 2008-2019

14

CHƯƠNG IL

CẢM BIẾN ĐÓ NHIỆT ĐỘ

Nhiệt độ tử môi trưởng sẽ được cảm biển hấp thu, tại đây tùy theo cơ cầu của cảm biển sẽ biển đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đỏ Như thể một yếu tổ hết sức quan trọng đó là * nhiệt độ mỗi trường can do” và “nhiệt độ cảm

nhận của cảm biển” Cụ thể điều này là: Các loại cảm biển mà các bạn trồng thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phân rử cảm biển nằm bến trong, cái vỏ này ( bản dẫn, lưỡng kim ) đo đó việc đo cỏ chỉnh xác hay không tủy thuộc vào việc truyền nhiệt th môi trường vào đến phần tử cảm biển tốn Ihất bao nhiều (ltrong những yêu tố quyết định giá cảm hiển nhiệt ))

Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đối nhiệt giữa cảm biển và môi trường

cần đo

1.1 Khải niệm căm biến:

Các đại lượng vật lý lả đối tượng đo lường như nhiệt độ, áp suất được gọi lá đại lượng cần đo m Sau khi tiến hành các công đoạn thực nghiệm để đo m (đủng các phương tiên điện tử để xử lý tin hiện) ta nhận được đại lượng điện tương ứng ở

đầu ra Đại lượng điện này cũng với sự biển đổi của nó chủa đựng tất cả các thông,

tìn cần thiết để nhận triết m Việc đo đạc m (hục hiện được là nhờ sử dụng một thiết

bị gọi là cảm biển

Cảm biển là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần đo m không có tính chất điện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện @r điện tích, điện áp, đồng, điện hoặc trở kháng) ký hiệu là s Đặc trưng điện s là hàm của đại lượng cần đo m:

s=F(m}

trong đó s là đại lượng đầu ra hoặc đáp ứng của cảm biển và m là đại lượng đâu

vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cân đo) Việc đo đạc s cho phép nhận biết giá lrị cham

2.2 Phân loại cảm biến nhiệt

Có rất nhiều loại cảm biển khác nhau ứng với các đại lượng vật lý khác nhau, tuy nhiên có thể phân loại cảm biến theo một số tiêu chí như sau:

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa

15

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

* Theo nguồn điện cung cấp: Cảm biên được phân loại thành cảm biến tích cực vả

cảm biển thụ đồng

~ Cảm biến tích cực: Hoạt động như một máy phát, về mặt nguyên lý cảm biển tích cục thưởng dựa trên hiệu ứng vật lý biên đơi một đạng năng lượng nào đĩ (nhiệt, cơ hoặc bức xa) thành năng lượng điện vỉ dụ như các hiệu ứng nhiệt điện, hộ điện, ap điện, quang điền, cảm ứng điện từ Ví du như dựa trên hiệu ứng nhiệt điện: giữa các đâu ra của hai dây dân cĩ bản chất hĩa học khác nhau được hản lại với nhau thành một mạch điện cỏ nhiệt đơ ở hai mỗi hản lä Tị và T› sẽ xuất hiển một suất điện đơng e(T,, T›), hiệu ứng nảy được ứng dụng để đo nhiệt độ T; khi biết trước nhiệt 46 T›

~ Cảm biển thu đồng: Thưởng được chế tạo từ những trở kháng cĩ mơt trong các thơng số chú yếu nhạy với đại lượng can đo Một mặt giả trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thước hình học của mẫu nhưng mặt khác nĩ cịn phu thuộc vảo tỉnh

chất điện của vật liệu như điện trở suất p, từ thẩm 1, hằng số điện mơi © Vi vay gia

tri của trở kháng thay đổi dưới tác dung của đại lượng đo ảnh hưởng riêng biệt đến kich thước hình học, tính chất điên hoặc ảnh hưởng đồng thời đến kich thước hình học và tính chất điện của vật liêu Trong bảng 1.1 giới thiệu các đại lượng cần đo cĩ khả năng làm thay đổi các tính chất điện của vật liệu sử dung để chế tạo cảm biến

Đại lượng cản đo | Đặc trưngnhạycảm - _Loại vật liêu sử dụng

Nhiệt độ Điện trở suat,p Kim loai: Pt, Ni, Cu, Ban dan Bức xạ ảnh sáng | Điện trở suâtp ‘Thuy tinh, Ban dan

Dién td suat, p Hop kim Ni, Si pha tap

D6 tit tham, ye Hop kim sat tir

Vi trỉ (Nam châm) _ | Điện trở suất,p Vật liệu từ điên trở Bi, In§b

Mức chất lưu Hằng số điện mỗi, z Chất lưu cách điện

* Theo tín hiệu đâu ra: Câm hiển được phân loại thành cảm biển tương tụ và câm

biển số

Câm biển tương lự: Tín hiệu ra của cảm biển thay đổi một cách liên tụ Các thông tỉn ra thông thường dược lấy từ biên độ Phần lớn cảm biển lả cảm biển tương,

tụ

Cam biến số: Tin hiệu ra của cảm biển số cỏ đạng bước ri rạc hoặc trạng thái

rời rạc Các cảm biển số không đòi hỏi cỏ bộ ADC và tín hiệu ra của ching dé truyền đi hơn so với cảm biến tương tự Các cảm biển số đồng thời cũng có độ tin cây và khả năng lặp lại cao hơn và thuờng chính xác hơn Tuy nhiên đáng tiếc lá

nhiễn đại lượng vật lý lại không thê đo bằng cám biên số

* Thaa cBÂ đã hoạt động: Cảm hiển được phần loại thành cảm biến so lệch và cằm biến cân bằng,

Cảm biến so lệch: Trong cảm biến so lệch các đại lượng đo lạo nên một hiệu ting vat ly, hiệu ủng nảy tạo ra trong một số bộ ghận của dụng cụ đo hiệu ứng

tương tự những cỏ chiều ngược lại Vì đụ: lực kế để đo lực là một cảm biển mà khí lực cần đo tác động làm lệch lò xo tới một điểm thì nó tạo ra một lực Hỉ lệ với sự

biển dang của lỏ xo để cân bằng với lực tác động

Cảm biến cân bằng: Cảm biển cần bằng hoạt động trên nguyên lắc ngắn sự lệch khỏi Irạng thải cân bằng bằng cách lạo ra môi hiệu ứng ngược lại với hiệu ứng được tạo ra bởi đại lượng đo, Ví dụ trong đơ trong lượng, vị trí của tải đặt lên đòn

cân tạo nên mội sự lệch khỏi vị trí cân bằng, điển nảy được nhận biết bởi vị trí của

kim chỉ Người sử dụng phải đặt một tải trọng lên phía khác của cân để tạo nên sự

cân bằng cho đến khi vị trí của kim chỉ về điểm không, Do bằng phương pháp cân bằng thường chính xác hơn vì có thể được chuẩn độ lại theo chuẩn chỉnh xác cao hơn hoặc theo một đạt lượng chuẩn tham chiều

* 7heo mẫt quan hệ giữa đầu vào và đầu ra: Cảm biển được phân loại thành cảm

biến thứ tự không, một, hai và can hơn Thứ tự này liên quan tới số phân tử chứa

năng lượng Irong cảm biển và ảnh hưởng tới độ chỉnh xác và lốo độ của cảm biến

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoc: 2008-2010

17

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

Cách phân loại này quan trọng khi cảm biển nằm trong một khâu của một hệ thông điều khiển khép kin

* Theo đại lượng đo: Thông thường, phân loại cám biển theo đại lượng vật lỷ mà nó

đo, do đó ta có cảm biển nhiệt độ để đo nhiệt độ, cảm biển áp suất để đo áp suất,

cảm biển độ ẩm, cảm biển vì trí và địch chuyển, cảm biển vận tốc, lưu lượng và

mức chất lưu, cảm biển lực, cám biển biển đạng, cảm biển gia tốc và rung, cảm biến

độ âm

* Theo đại lượng biển đồi: Duôi góc đô kỹ sư điền thường có xu hướng phân loại cảm biển theo một số đại lượng biến đổi: điện trở, dung kháng, cảm kháng

* Theo hiện tượng biển đổi:

Bảng 1.2 Hiên tượng — biến đổi

Tiện tượng Bien dor

Bien doi vat ly

Qua trinh dién hoa hoc

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

* Theo pham vi sir dung

Các đặc tỉnh kỹ thuật của cảm biển có thể chia thành hai loại là cảm biến fính và

cảm biến động Các đặc tỉnh tinh liền quan đến sự hoại động của cảm biển rong những điều kiện không đổi theo thải gian Các đặc lính động liên quan đến các hành

vị của cảm biển trong điều kiện do thay đổi theo thời gian Do dé trong những phép

do ma ching ta thu được theo thời gian, chủng ta sẽ cằn phải quan tâm đến các đặc

tính động, hơn là các đặc tỉnh tĩnh

20

CHUONG IL CAC PHUGNG PITAP BO NHIỆT ĐỘ

3.1 Cơ sử chưng

Thiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến đặc tính của vật chất nên trong cáo quá trình kỹ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày rat hay gap yêu cầu đo nhiệt độ Ngay nay hầu hết các quả trình sắn xuất cảng nghiện, các nhà máy đến có yêu câu đo nhiệt độ

Tùy theo nhiệt độ đo có thể đủng các phương pháp khác nhau, thường phân loại các phương pháp dựa vào dai nhiệt độ cần đo.Thôngthường nhiệt độ đo được chia thành ba đãi: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và cao

nhiệt đô trung bình về thấp: phương pháp thường đo là phương pháp tiếp xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay mỏi trường cần đo

Đi với nhiệt độ cao: đo bằng phương, pháp không tiếp xúc, đụng cụ đặt ở ngoài môi trường đo

3.3 Các phương pháp đo nhiệt độ

33.1 Phương pháp đa tiấn xúc

Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường được sử đụng là các nhiệt

kế tiếp xúc Có hai laai nhiệt kế tiếp xúc, gồm

~ Nhiệt kế nhiệt điện trở (Resisancc Thermomr}

hiệt kể nhiệt điện trở có thẻ tạo thành dây plaiin, đồng, niken, bán dẫn

quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ kim loại có đầu được nồi ra ngoài

hiệt kế nhiệt điện trở cỏ thế dùng mạch đo bat ky để đo điện trở nhưng,

thàng thường được đùng rạch cầu không cân bằng, chỉ thị là lâgômmét từ

điện hoặc câu tự động cân bằng, trong đó một nhánh là nhiệt điện lrở

a) Bù sai sổ đa sự thay đổi điện trả của đường Áây khi niưệt độ môi trường thay đổi: nêu nhiệt điện trở được mắc vào mạch cảu bằng hai dây dẫn Rd1 và R42 (cẩu hai đây), dung cu sé cé sai sé do su thay đổi điện trở của đường dây khi nhiệt

độ của môi trưởng xung, quanh thay đổi

~ Nhiệt kế nhiệt ngần (Thermocoupls)

Nguyễn Thị Phương Huệ

21

Người thực

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

Cau tao ctia nhiét ké c&p nbiét ngdu nbur hinh 3.1

Hình 3.1 Cầu tạo của nhiệt kế cập nhiệt

ngẫu

Gém hai day han vei nhan ở điểm 1 và luỗn vào ống 2 để có thể đo được

nhiệt độ cao Với nhiệt đô thấp hơn, vỏ nhiệt kế có thê làm bằng thép không,

rỉ Để cách điện giữa hai đây một trang hai day được lỏng vào ống sứ nhô

Nếu vẻ làm bằng kìm loại cả hai đây đều đặt vào ống sứ

Khắc phục sat số Äo nhiệt độ đầu tự đo thay Aổi: bằng cach dimg mach bi sai

số nhiệt độ nhưư hình 3.2

Tình 3.2 Mạch bù sai số nhiệt độ đo nhiệt độ đầu tự do thay đổi

rong nhưệt lễ cặp nhiệt ngẫu

Cấp nhiệt ngẫu mắc nỗi tiếp vao đường chéo cầu mỗi chiều tạ điểm A -

B, trong đỏ Rị - nhiệt điện trớ tạo thành nhánh câu Điện trở Rị đuợc mắc

cùng vị trí với đầu tu do cặp nhiệt ngẫu và có nhiệt độ tạ Cầu được tính

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá học: 2008-2010

22

toán sao cho khi nhiệt độ 1, = 0C thi điện áp ra trên đường chéo cầu ALI = 0

Khi nhiệt độ đâu hx do thay đổi đến ọ # tọ thì điền áp ra của cầu AU # 0

bù vào sức điện động mất đi do nhiệt độ thay đổi Với phương pháp bù này

sai số giám xuống đến 0,04% trên 100C, Nhược điểm của phương pháp

nay là phải dùng nguồn phụ và sai số do nguồn phụ gây ra

- Nhiệt điện trở bản dẫn

Ngoài ra đối với các ứng dụng đơn giản, đài nhiệt độ cỡ -5SÚC : 200C hiện nay

người ta thường ứng dụng các IC bản đẫn ứng dụng tỉnh chả! nhạy nhiệt của các

điết, tranzilo dé đo nhiệt đệ

Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở vả cặp nhiệt ngẫu cũng như cách lắp ghép chủng, phải đảm bảo tỉnh chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi trường, đo:

~ Dôi với môi trường khí và nước: chuyển đổi được đặt theo hưởng ngược lại với dòng chảy

- Với vật rằn khi: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang

chuyển đổi và để gây tổn hao vật, nhất là với vật đẫn nhiệt kém Do vậy diện tiếp

xúc giữa vật đo và nhiệt kể cảng lớn càng tải

~ Khi đo nhiệt độ của các chất ở dạng hạt (cái, đốt ): cân phải cẳm sâu nhiệt kế vào môi trưởng cẳn áo và thường dùng nhiệt điện trở có cáp nỗi ra ngoài

$2 Phương pháp đo không tiếp xác:

Quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật có Thể diễn ra đưởi hình thức bửc xạ nhiệt,

không cần cáo vật đó trực liếp tiếp xùe với nhau Bức xạ nhiệt chính là sự truyền nội

năng của vật bức xạ đi bằng sóng điện từ Khi một vật khác hắp thụ sóng điện từ của vật bức xạ thỉ sóng điện từ đó lại được chuyển thành nhiệt năng Bẩ: kỳ một vật nào

sau khí nhận nhiệt thì cũng cá một phần nhiệt năng chuyến đối thành năng lượng búc xạ, số lượng được chuyên dỗi đó cô quan bệ với nhiệt độ Vay từ nẵng lượng bức x; người ta sẽ biết được nhiệt độ của vật Dụng cụ dua vào tác dụng búc xạ nhiệt dé đo nhiệt độ của vật gọi là hỏa kế bức xạ, chúng thường được dùng để đo

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá học: 2008-2010

23

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Phạm Thị Ngọc Yến

! TIoâ quang kế cường độ sáng ( Dai đo là 900 : 2200 với sai số co ban L 1%)

| Toa quang ké mau sắc (Khoảng đc lừ 1100 : 28005C)

+ Hoả kế quang điện (Phạm vi đo 600+2000 °Œ đặc biệt khi sử dụng kinh mở có

thẻ đo đến 4000 °C)

+ Hoả quang kế bức xạ toàn phân (Khoảng đo tử 1800 °C dén 3506 °C)

-Nhiét ké dang Lazer

24

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ BÀI THỈ NGHTỆM LỰA CHỌN CAM BIEN BO NITTET ĐỘ

4.1 Mục đích:

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất cảm biển khảe nhau với rất nhiều loại

thương phẩm khác nhau, điểu này vừa cho phép người dủng có nhiều cơ hội để chọn lựa sản phẩm nhưng đồng thời cũng mang lại cho người dùng những khó khăn khi cân nhắc chọn lựa sản phẩm nảo phù hợp với yêu cầu hệ thông của mình một

cách hợp lý nhất

Mục liêu của bài thí nghiệm này nhằm trợ giúp sinh viên Khoa Điện trường Đại học Sao Để lựa chạn được loại thiết bị đo có các thông số kỹ thuật thỏa mãn tối tr các yêu cầu của người đùng được đặt ra trên cơ sở phân tích các yêu câu của người dùng,

để mô tả được các yếu tố cân thiết Không những thê bái thí nghiệm sẽ trợ giúp thêm các thông tin khác để sinh viên có thể để đảng khai thác các ru điểm của tùng, loại cảm biển

4.1 Phân tích cấu trúc cơ sở đữ liệu của chương trình trợ giúp lựa chọn thiết

bị đo

Cơ sở đứt liệu che chương trình trợ giúp hra chọn thiết bị đo chứa các thông tin

về các (hông số kỹ thuật của các loại thiết bị đo của các hãng sản xuất khác nhau nhằm làm cơ sở để người dừng có thể lẫy thông tin lua chon thiết bi

* Mỗi khâu (thiết bị đo) trong hệ Ihông đo có các đặc tinh kỹ thuật riêng, do đó thông tỉn của mỗi khâu đẻ được thể hiện thành các bảng,

* Các bảng này có các trưởng lá các đặc tỉnh kỹ thuật của từng khâu, cáo trưởng có các kiểu đũ liệu khác nhau như Texf: đùng với trường tên thương phẩm của các khâu; Number: dùng vái trường là các thông số của đặc tính kỹ thuật

+ Mai liên hệ giữa khâu trong hệ thống đo được thể hiện thánh mỗi quan hệ giít các bảng cơn

* Phụ thuộc vào từng bảng mà đặt khoá chỉnh cho các bảng đỏ Vì các hãng sản xuất thuờng có cách đặt tên sản phẩm khác nhau nên tên thuong phẩm của các hãng, khác nhau là riêng, biệt và đuy nhất đo đỏ có thể chọn khoả chính của cơ sở dữ liệu

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoc: 2008-2010

25

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

là tên thương phẩm của thiết bị đo Như đã phân tích ở chương I, trong môi hệ

thông đo có rất nhiều khâu khác nhau và ngay trong từng khẩu thì cũng đã được chia ra thành nhiều loại khác nhau ửng với các tiêu chỉ khác nhau như ta có thể xem

trong ví đụ khi phân tích câm biển và cảm biến nhiệt độ, do đỏ khối lượng thông tin, câu trúc cơ sở dữ liệu vẻ các khâu trong một hệ thông đo hoàn chỉnh là rất lớn và

phức tạp

'Tuy nhiên đo thời gian có hạn trong bản luận văn này chỉ đi sâu vào cấu trúc oơ'

sở đứ liệu cho một loại cảm biên là cảm biến nhiệt độ Đề lập cơ sở dự liệu cho câm

biển nhiệt độ một cách hiệu qua thi phải phân lich được những yêu tổ kỹ thuật quan trọng khí lựa chọn câm biến, những yến tổ nảy sẽ được sử đựng để thiết kế cơ sở đữ liệu

* Khi lựa chọn cảm biến để đo nhiệt độ điển đâu tiên cần quan tâm là đải nhiệt độ

cảm biến có thể đo được, như chương I đã phân tích, mỗi loại cảm biển nhiệt độ phụ thuộc vảo vật liệu chế tạo khác nhau thi lại có khả năng lắm việc trong một dải nhiệt

độ khác nhau, do đó tuỳ thuộc vào dái đo của ứng dụng mà người dùng sẽ phải chọn loại cảm biển nhiệt độ cỏ đải đo thích hợp, nền dải đo thấp hơn đải đo của ứng đụng

thì sẽ không thê hiện được hắt giá trị do, néu dai do Lon hon nhiéu so vai dai đa của

ứng đụng thì lại gây sai số lớn và lãng phi Da đó đây sẽ là thông tin đâu liên cần được đưa vào cơ sở dữ liệu cho người đùng chọn lựa Thông tín nảy có thể được lấy

từ bản thông số kỹ thuật của cảm biến do nhả sản xuất cung cấp (hông qua lrang, Web cila hang,

* Tin hiệu ra của cảm biển: Hầu hết các thương phẩm hiện nay trên thị trường đến

đã được tích hợp sẵn mạch chuyển đổi để tin hiệu ra của cảm biến là hai loại tín hiệu điện hoặc áp đe đó tỳ người đùng có thể lựa chọn để lâm cán cứ chọn các mạch xứ lý tin hiệu tiếp theo tương ứng Thông lin nảy hưởng được lẫy lừ bân thông số kỹ thuật của cêm biển đo nhà sản xuất cung cấp

* Sai số: phu thuộc vào yêu câu vẻ sai số của hệ thống đo mà người dùng sẽ chọn cảm biển có sai số yêu cầu nên thông tin vẻ sai số của cảm biến cũng được đưa vào

cơ sẽ đữ liệu Thông tin này có thê do nhà sản xuất cung cấp hoặc được tra cứu theo

các tiêu chuẩn quốc tế nhu IEC, ANSI của Mỹ

* Độ nhạy: Mỗi loại cảm biến khác ghau có độ nhạy khảc nhau, vi độ nhạy đặc trưng cho khả nẵng cảm biển nhận biết được sự thay đổi của nhiệt độ nền tuỳ vào ứng dụng của minh người sử dụng sẽ chọn cảm biến có độ nhạy thích hợp, với ứng

dụng có sự thay đết nhiệt độ lớn thi có thể chọn cảm biến có độ nhạy hình thường,

những từng dung cần nhận biết sụ thay đổi nhiệt độ nhỏ thi lại cần cảm biến có độ

nhạy cao, dc đỏ thông tin về độ nhạy của cảm biển nhiệt độ cũng rất cân thiết cho

người đủng, Thông tin này được tra cứu từ tài liệu kỹ thuật của cẩm biển

* Thời gian đáp ứng: Khi chọn loại cảm biến nhiệt độ cân quan tâm đến thời gian đáp ủng của cảm biến để xác định được thời gian đọc giá trị chuẩn nhất Thong tin

có thể do nhà sản xuất cung cáp

* Khả năng lặp lại Nguời sử đụng cũng quan tâm đến thông tin nảy để biết sự sự

ng định và đơn trị của cảm biển, cho phép so sánh giữa các loại cảm biển dé tim cảm biến có khả năng lặp lạt thích hợp Thông tín này được tra cứu từ tài liệu kỹ

thuật của cảm biến

* Nguyên tắc hoạt đông của cảm biển bao gẫm các thông tín về chuyển đối sơ cấp,

về các phản tử kết cầu và về mạch thông nhất hoá được sử dựng trong đó Các thông tin này thường chỉ giúp người sử đụng tham khảo và nhiễu khi rất khó lim kiểm trong các thiết bị thương phẩm hiện nay

* Điều kiện môi trường: Điều kiện mỏi trường được xây dựng bao gồm thông tìn về câu tạo hình học của cảm biển và yêu câu về bảo vệ cảm biến trong các môi trường đặc biệt Tuỳ thuộc vào vị trí đất cảm biển mà chọn cảm biến có hình dạng thích

hop Vi du gan cảm biển để đo nhiệt độ trên mặt phẳng thì phải chọn câm biển bể

mặi ngoài ra, mỗi ứng dụng khác nhau thưởng có những yêu cầu khác nhau về kich thước giỏi hạn của cảm biển Yêu cẩu nảy liền quan đến việc phải chọn các cảm biến có kích thước phủ hợp Thông tin này thường do nhà sản xuất cung cấp khi giới thiệu sản phẩm của họ

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

Những tính chất đặc biệt cúa môi trường sẽ đòi hỏi cảm biến phải có những bảo

vệ tương ứng để chúng không làm ảnh hưởng tới hoạt động bình thưởng của cảm biển vả không làm ảnh hưởng tới kết quá đo

* Giá thành: Thông tin cuỗi củng nhưng rất quan trong đó lả giá thành, khi các yêu

tô kỹ thuật đã đảm bảo có thể chọn nhiều loại thì yêu tổ thu hút người đùng là tính

kinh tế, tuỳ thuộc vào chất lượng của cảm biển, tuỳ thuộc vào các hãng sản xuất khác nhau mà mỗi loại cảm biển có giá thành khác nhau, có thẻ không nhất thiết

phải chọn loại cảm biển thật tốt mả chỉ cần chọn loại cảm biên đủ đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật với giá cá hợp lý Tuy nhiên vì giá thành l yêu tổ thay đổi nên thông, tin ở đây chỉ mang tính chất tham khảo

Bảng 1.4 Tôm tắt cẫu trúc dữ liêu và nguôn tra cứu của cảm biển nhiệt đô

heo đại hượng đo

Loại cam bien

Dai luong do

Tên thương phẩm

Nhãn hiểu

“Trang Web tra cửu

Tra cửu trên mạng quan

các Web site của các hãng

Dai dau vao

Tài liêu kỹ thuật của cảm biển do các hãng sản xuất

biển theo các chuẩn quốc

tế như IEC, ANSI

Các sai số Nguyên tắc hoạt động, Tải liệu kỹ thuật về cảm

BETNH

Giao điện (ADC)

"Thời gian đáp ứng Tải lệu Ira cứn về cảm

biến theo chuẩn quốc tế

Trong bảng 1.4 các thông tin vẻ loại cảm tiến, giá trị đầu vào, đơn vị hoặc môi

trường đc là không thể thiển Ngoài ra cơ sở dữ liệu cũng có thể lưu trữ thêm thông, tin về giá cả, tuy nhiên đo thông lỉn này thường thay đổi liên tục nên chỉ được sử

dụng để tham khảo

4.3 Hệ thắng các luật tìm kiếm

Để có thể trọ giúp người đùng lựa chọn loại cảm biến nhiệt độ thích hợp cho

túng dụng của họ, chương trình phải cỏ những mô tả của người

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

* Một thông số bắt buộc người dùng phải cho chương trình biết lả đải nhiệt độ cẩn

đo, chương trình sẽ căn cứ váo đó đề tìm ra loại cảm biển cỏ đãi đo phủ hợp theo

quy tắc sau:

~ Nêu người dùng không có yêu cầu vẻ sai số

Xmin >= Xmin của cảm biên trong CSDL Xmax <=

Xmaw của cảm biển trong CSDL

~ Nêu người đủng có yêu cầu vẻ sai số

trong đó:

Ä ¿ là giá trị max hoặc min của cảm biển trong cơ sở dữ liệu

Yeo 1a sai số của cảm biển trong cơ sở dữ liệu

X,; la gia tn max hoặc min người sử dụng nhập vảo

' là sai số người dùng yêu câu

* Nếu người sử dụng có yêu câu về môi trường lảm việc thì căn cứ vào môi trường,

làm việc của cảm biển mả tìm ra được loại cảm biển phủ hợp với môi trường đó

theo bảng 1.5

Bảng 1.5 Quan hệ giữa loại cảm biến và môi trường sử dụng

Mỗi trường, Loại cảm biến thích hợp

Đông lạnh Cặp nhiệt điện loại T Khi Sulfur Cặp nhiệt điện loại N

Vi tri dat cam bien ] inl dang cam bien

Ðo nhiệt độ đưới nước Drop

Đo nhiệt do bê mặt chuyên động quay Roller hoặc Moving

Đo nhiệt độ bên trong đường ông Angled

Đo bằng cách gắn vào bè mặt can do nhiệt

độ

Clamp hoặc Strap

Kích thước cảm biến < Kích thước yêu cầu

* Ngoài ra người sử dụng cỏ thể có những yêu cấu khác như vẻ loại tin hiệu chuẩn hoá sau cảm biến, các thông số kỹ thuật khác như thởi gian đáp ứng thì chương trình tìm kiểm cảm biển theo luật từm kiểm trong cơ sở dữ liệu nếu cảm biến nảo có thông số thoả mãn thi đó là loại cảm biển phủ hợp,

4.4 Hoạt động của chương trình

Để điều khiển chương trình, kết nối các luật với cơ sở dữ liêu sử dụng phản mem Labview Labview là một ngôn ngữ lập trình bằng đỗ hoạ sử dung các biểu tương thay cho các dòng lệnh để tạo ra các ứng dụng Trong Labview, giao diện người dùng được xây dựng bằng một bỏ các công cụ vả đối tượng, sau đó phải thêm

mã lễnh sử dụng các biểu diễn đỏ hoạ của các hảm đề điều khiển các đôi tượng của

mặt máy, Labview có các thư viên đây đú dùng cho thu thập, phân tích, hiển thị va

lưu trữ đữ liêu có thể tạm dừng, chạy mô phỏng chương trình vả chạy từng bước

cả chương trình để đơn giản hoá việc gỡ rối và viết chương trình Có thể chia ứng

Người thực hiện: Nguyên Thị Phương Huệ Khoa hoe: 2008-2010

31

Luận văn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yến

đụng theo từng đây các nhiệm vụ con đơn giản (mođun) Xây dung các VI thực hiệu từng nhiệm vụ con đỏ và sau đỏ tổ hợp các VI con này lại trên một Dlockc điagram khác để hoàn thành nhiệm vụ lớn hơn Cuỗi củng, VI mức cao bao gồm một tập hợp của các VI con đại điện cho các chức năng của trình ứng dụng, do đỏ việc dò và kiểm soát lỗi dễ dàng hơn nhiều so với các phương pháp lập trinh thông thường,

Heat déng: Nguoi sir dung phải khai báo các thông số để đặc tả yêu cầu của

mình, chương trình kiểm tra đã điển đủ các thông số bắt buộc Kiến người sử dụng

chưa khai báo (hông số bắt buộc này thi chnong trình sẽ đưa ra thông báo yêu cân người đủng phải nhập thông số Người sử dịmg có thể lựa chọn cảm biến tho nhiều tiêu chí khác nhau nhụ theo loại cảm biển nhiệt độ, theo hãng sản xuất, theo sai số, theo độ tác động nhanh nhưng trong chương trình này chou tiêu chỉ lựa chọn cản biến nhiệt độ là theo đải nhiệt độ yêu cầu, đây lả thông số bắt buộc người dùng phải khai bảo để chương trình căn cử vào luật đã lập tim ra loại cảm biển tương ứng,

chương trình cũng kết hợp với các yêu cầu khác để tìm ra loại cảm biển nhù hợp nhật Kếu chương trình không tìm được loại cảm biến thoả mãn được tắt cả các yên

câu ứng đụng của người đùng thì có thể hạ thập chỉ tiêu về thông số đầu vào và đưa

ra mội số lựa chọn khác cho người đùng theo tiêu chí tiêu chỉ giảm dân thông số yêu cầu theo nguyên tắc tru tiễn sair

Dai do

- Điêukiện môi trường

- Hình dạng

- Kích thước + Théi gian đắp ủng,

Vì dụ như chỉ chọn loại cảm biển thỏa mãn dải đo hoặc nêu ngay cả như vậy van không tìm thay loại cảm biển thoả mãn thì có thể hạ thấp chỉ tiêu hơn nữa như

[a chon loại cảm biển chỉ cần thoá mãn điều kiện nhiệt độ lớn nhất hoặc là chỉ cần

thoả mãn điển kiện nhiệt độ nhỏ nhất

vào phân tra cứu như: Tra cửu theo tên cảm biên, tra cứu theo loại cảm biến, tra cửu

theo hãng sản xuất

* Để kết nối cơ sở dữ liệu đã xây dựng trong Microsoft Access đùng các khối chức năng SQL Toolkit VIs Đây là khỏi chức năng được Labview thiết kế sẵn đẻ hỗ trợ cho người dủng thao tác trên cơ sở dữ liệu

Hinh 4.1 Mé dun SOL, trong Labview

SQL Toolkit cé Complete SQL Session VI, day 1a mét mé dun hoan chinh duge

sử dụng đề giao tiếp với cơ sở dữ liệu VI nảy nối với cơ sở dữ liệu, thực hiện lệnh

truy vấn (phân điều kiện của luật) đẻ tìm các cảm biến thoả mãn yêu câu (trả kết quả)

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

* Dé giao tiếp với cơ sở dữ liệu phải xác định tên nguồn cơ sở dữ liễu sé giao tiếp

Sử dụng chương trinh ODBC Administrator (Open Database Connectivity) de két

nổi ứng dung trong Labview voi co sé dit ligu da xay dung trong Microsoft Access

* Lénh truy van SQL: Lénh truy van SQL chỉnh là thẻ hiện phần điêu kiện của các luật Khi xây dựng các biểu thức điều kiện ta có thể sử dụng các phép toán sau:

~ Các phép toán so sánh: Phép toản này dùng với các trường kiểu số để so sánh tìm

ra loại thoả mãn vi dụ như so sánh giá trị khoảng nhiệt độ yêu câu và khoảng nhiệt

đồ của cảm biển, so sánh kich thước cần thiết với kích thước của cảm biển, bảng 1.7

~ Phéo LIKE: Phép toán nảy dùng đổi với các trường kiểu Text để tìm các giả trị

theo một mẫu nảo đó ví dụ như tim cảm biển theo hình dạng, theo tên hoặc theo hãng sản xuất,

Người thực hiện: Nguyên Thị Phương Huệ Khoa hoe: 2008-2010

34

~ Câu lệnh truy vấn SQL cé dang: SELECT FROM WHERE

4.5 Các bước thiết kế và thực hành

451 Thiết kế:

_W

án để cân giải quyết: Trợ giúp sinh viên lụa chọn loại thiết bị đo thích hợp voi

mục đích sử đụng và yêu cầu của hệ thông

~ Phân tích yên câu: Để thục hiện được yêu cầu lrên thì chương Irinh phải phân tích được các đữ liêu cÂn xác định để làm rố yêu câu của người sử dụng, để từ yên cầu của người sử dụng sẽ xác đỉnh được các yếu tỏ kỹ thuật nào cản phải thoả mãn đồng thời cần xác định được mỗi quan hệ giữa các thiết bị trong một hệ thống hoàn: chỉnh để cỏ thể đưa ra được những yêu cầu liên quan khi tim kiếm thiết bị Ví dụ như để lựa chọn cảm biến nhiệt độ thì chương tình phải biết được người sử đụng, muốn tìm cảm biến có khả năng đo được trong dải nhiệt độ là bao nhiêu, người sử dụng cá yêu cầu gì đặc biệt vẻ mới trường sử đựng cảm biến, về hình đạng kich

thước của cảm biến không để phù hợp với vị trí đặt cảm biển hoặc để tương thích với các thiết bị tiếp theo

~_ Thu thập kiến thức: Trong chương trình trợ giúp lựa chon (hiél bi do thi đây la bước quan trọng nhất và cắn nhiễu công sức nhất vì để có thể có được một lựa chọn tốt thì cần phải có được một lượng thông tỉn đủ lớn, mặt khác các hãng sản xuất ngày cảng, phát triển với rất nhiều động san phẩm khác nhau, điều đỏ cho phép có thể cỏ được nhiễu lựa chọn cho người dùng, Ngày nay mạng Internet rất phát triển

vả phỏ biến nên phần lớn các hãng sản xuất đều xây dựng những trang web để quảng cáo, giới thiệu sản phẩm của mình do đó để thu thập được các thông tin về

các loại sản phẩm này ta có thể sử dụng công cụ Google đề tìm kiểm các loại sản

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoc: 2008-2010

35

Luan van thac s¥ khoa hoc GVHD: PGS.TS Pham Thi Ngoc Yén

phẩm bằng các từ khoả thích hợp Các tử khoả được sử dụng sẽ quyết định rất lon

tới hiệu quả của việc thu thập dữ liệu, các từ khoả nảy có thể là loại thiết bị đo ví dụ

như để tim kiểm cảm biển nhiệt độ thì có thể đủng từ khoá về các loại cảm biển nhiệt độ khác nhau như cảm biển nhiệt điện trở: RTDs, cặp nhiệt điện là

“Thermoeouple hoặc tìm kiêm bộ biển đổi tương tự số thì có thể dùng từ khoá

“ADC" với phương pháp này thì dựa vào các kết quả mả Google đưa lại ta có

thể từ sản phẩm tìm ngược lại các trang web của các hãng sản xuất vả vào các trang web nảy để thu thập các thông tin vẻ các loại sản phẩm của các hãng, các hãng sản

xuất thường có những khuyến cáo gợi ý người sử dụng lưa chọn sản phẩm của mình

ví du như dòng sản phẩm dùng cho lĩnh vực công nghiệp, dòng sản phẩm dùng cho công nghiệp đông lạnh Hoặc có thể tìm sản phẩm bằng cách tìm theo tên các hang san xuat noi tiếng như OMÈGA, OMRON với điều kiên đã phải biết trước tên các hãng sản xuất Một nguồn thu thập đữ liều khác là sử dụng các phiêu điều tra gửi cho các chuyên gia trong lĩnh vực đỏ, dựa vảo kính nghiêm lắm việc các chuyên gia cỏ thẻ đưa ra những lời khuyên bố ích vẻ loại thiết bị thích hợp ứng với từng ứng dụng khác nhau Dưới đây lả ví dụ một mẫu phiểu điều tra có thẻ gửi đi tới các nhả máy để điều tra, lay y kien:

.Bảng 1.9 Mẫu phiếu điều tra

“Phiếu điệu tra ứng đụng:

Dai đo thông thường Sai số cho phép:

ị trí đặt cảm biên:

Dang tin hiệu đầu ra:

"Môi trường làm ví Những đặc điểm khác:

Ngoài ra dựa trên việc phân tích tài liệu kỹ thuật của các sản pham ta cũng có thể

hoá các thông tin vá thể hiện thành hệ thống co sớ dữ liệu như đã trình bảy ở

chương II Cơ sở đữ liệu này chính là thể hiện của các kiến thúc đã thu thập được

để chương trình có thể sử dụng trong quả trình lựa chọn loại thiết bị thích họp Co

sở đữ liệu chính là tập cac tinh hudng hay cde luat IF THEN khac nhau, bing cach str dung cu lénh tray vấn cơ sở đữ liệu ta sẽ tìm được cáo sản phẩm thoả mãn một số tiên chí đầu vào Xét vi đụ là chương trình trợ giúp lựa chọn cảm biến nhiệt

độ Từ góo độ của người sử dụng khi cần chọn một loại cảm biển nhiệt độ thì chương trình sẽ trợ giúp sinh viên tỉm được loại cám biến có đải đo phủ hợp, thích hợp với môi Iruởng sứ dụng và có sai số chấp nhận được, nên nhiệm vụ của chương trình là đưa ra các câu hỏi để nhằm khai thác lỗi đa những yêu cầu của sinh viên vẻ

hệ thống, căn cứ vào các yêu câu này mà có các luật tương ứng hay có các câu truy văn tương ứng vào cơ sở đữ

TRA CUR THEO MATRIO THONG

TÙNG LOẠI CÁN SỐ (VEC CẤU CủA

rade wha KHONG

06 EET QUA: DUS TA MỘT THỊA CHỌN GAN

Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán trợ giúp lựa chọn cảm biến

Nguyễn Thị Phương Huệ Khoá học: 2008-2010

37

Người thực

Luận vàn thạc sỹ khoa học GVHD: PGS.TS Phạm Thị Ngọc Yến

4.3.2 Thực hành:

+ Chạy chương trình Labview

+ Mở C:VThinghiem\Optomux chạy và kiểm tra chương trình,

+ Sinh viên nhập các thông số đâu vào:

- dai nhiét d6 theo yéu cau cia bai thí nghiệm:

- Dang, áp thống nhất hoá

- Sai s6(néu €6),

+ Sinh viên nhập các điều kiên kỹ thuật yêu câu:

~_ Môi trường làm việc

-_ Vị tr đất cảm biển

~_ Kích thước đầu đo

+ Sau do an vao nut tra cứu

4.6 Giao diện của chương trình

* Giao diện chính của chương trình, hình 4.9

Hình 44 Giao điện chính của chương trình Người thục hiện: Nguyễn Thị Phương Huệ Khoa hoc: 2008-2010

38

“Tại giao điện chính, người sử dụng có thẻ đặc tả yêu cầu kỹ thuật của loại cảm biển minh muon bang cách vào các thông số theo yêu câu Tuỷ theo yêu càu mà người sử dụng có thê không cân phải mô tả hết các thông số nhưng thông số đải đo

của cám biển thủ bắt buộc phải vào

* Nếu người đùng chưa đặt khoảng đo thì chương trình đưa ra thông báo, hình 4.10

Hình 4.5 Thông bảo yêu câu nhập giá trị khoảng do Khi người dùng chấp nhận yêu câu nảy bằng cách ân nút YES thủ có thể quay trở lại giao điên chính của chương trình đẻ nhập giả trí dải nhiệt đô yêu cầu

* Giao diện phân tra cửu: Trong quả trình chạy chương trình ta có thể tra cửu thêm

vi dụ như tên cảm biển để biết thêm các thông số kỹ thuật chi tiết của cảm biển như

vào các ñile pdf, hoặc tra cứu theo loại cảm biển, tra cứu theo hãng sản xuất để lấy

thông tin vẻ trang Web của hãng để cỏ thẻ tìm hiểu thêm Khi muốn tra cứu người

sử dụng có thẻ nhấp váo nút Tra cửu dé vao giao diện tra cửu, hình 4.11

Hình 4.6 Giao điện phẩn tra cứu

* Kết quả trả vẻ khi tra theo tên cảm biển: Nếu cảm biến đỏ có trong cơ sở dữ liệu

thỉ kết quả trả vẻ lả file pdf chứa các thông số kỹ thuật của cảm biến (nếu có) hoặc

lả bảng thông số kỹ thuật đây đủ của cảm biến

Người thực hiện: Nguyên Thị Phương Huệ Khoa hoc: 2008-2010

39