4.4.Thuyết minh sơ đồ • Mạch điều khiển Trong sơ đồ mạch điều khiển có màn hình hiển thị kết quả LCD được nối với các chân chip của cổng P2, các tín hiệu vào ra tương tự được nối vào cá
Trang 124VDC
24VDC
J1 Dong_co_bom
1
2
J2 VLV
1
2
J3 VTH
1
2
10K
10K
C828
1
C828
1
C828
1
K1
RELAY Dong_co
3 4 5
6 8 7 1 2
K2
RELAY Van_lam_v iec
3 4 5
6 8 7 1 2
K3
RELAY Van_thoat_hiem
3 4 5
6 8 7 1 2
D1
D3
D2
Dong co bom
1 2
Van lam v iec
1 2
Van thoat hiem
1 2
J4
220VAC
1 2
10K
Hình 4 - 6: Sơ đồ mạch lực
Trang 24.4.Thuyết minh sơ đồ
• Mạch điều khiển
Trong sơ đồ mạch điều khiển có màn hình hiển thị kết quả LCD được nối với các chân chip của cổng P2, các tín hiệu vào ra tương tự được nối vào các chân của cổng P0, P1 Năm nút nhấn bàn phím SET, CANCEL, DOWN, UP, RESET được nối với các chân: P1.6, P1.4, P1.3, P1.2 và chân XRES ngoài ra cổng kết nối máy tính qua cổng COM vào IC MAX 232 đưa tín hiệu vào chân P1.0 và P1.1 Khi đó phụ thuộc vào các tín hiệu đầu vào là các cảm biến mà chương trình xử lý kích hoạt hoặc không kích các chân chip, đưa hiển thị các
bộ thông số điều khiển lên LCD để dễ quan sát trong quá trình điều khiển Trong quá trình điều khiển ta đã tiến hành cài đặt các thông số cấu hình cho chip vi điều khiển Các tín hiệu tương tự từ cảm biến được đưa vào chân chip thông qua các bộ biến đổi ADC và các khâu khuyếch đại Gain để chip xử lý Tín hiệu ra từ chip được đưa tới mạch lực để kích đóng mở các rơ le
• Mạch lực
Tín hiệu ra từ chip là khoảng 2 - 5 VDC và dòng khoảng 50 - 100 mA do
đó ta không thể dùng nguồn này trực tiếp đóng mở các rơ le hay vận hành các
động cơ do đó ta phải đưa vào chân bazơ của các Tranzitor Khi có tín hiệu từ chip ra làm cho các Tranzitor này mở và khi đó sẽ cho nguồn 24VDC bên ngoài truyền qua cuộn dây làm việc của các rơ le 24VDC để đóng mở các tiếp
điểm nối máy bơm và các van điều khiển với nguồn xoay chiều Các diode D1,D2, D3 làm nhiệm vụ chống dòng ngược
4.5 Lựa chọn thiết bị
* Các đầu vào cho bộ điều khiển
- Đầu vào Analog [0 - 5 V] tương ứng với tín hiệu của cảm biến nhiệt
Do điều kiện không cho phép cho nên tôi không chế tạo ra các cảm biến độ
ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến bức xạ mà thay vào đó là đưa tín hiệu analog
từ 0 đến 5 VDC vào chân chip thay cho cảm biến Riêng với cảm biến nhiệt chúng tôi dùng loại cảm biến LM335
Trang 3R2 2.2K
R1 10K
2
D1 LM335
3
Output 10mV/oK
LM335 là cảm biến đo nhiệt độ được tích hợp từ các chất bán dẫn có thể đo nhiệt độ rất chính xác và dễ dàng chuẩn hoá Nó làm việc như một diode Zener, LM335 có điện áp đánh thủng tỉ lệ trực tiếp với nhiệt độ tuyệt đối là 10mV/oK
Khi kiểm tra ở 25oC thì LM335 có sai số nhỏ hơn 1oC
Không giống như các cảm biến khác, LM335 có đầu ra tuyến tính LM335 được ứng dụng trong phạm vi nhiệt độ từ -40oC ÷ 100oC Trở kháng thấp và đầu ra tuyến tính đã làm cho việc ghép nối mạch ra và mạch điều khiển trở nên rất đơn giản
+ Các đặc ®iÓm của LM335
- Đo trực tiếp nhiệt độ Kelvin
- Dòng làm việc từ 400µA ÷ 5mA
- Trở kháng động nhỏ hơn 1Ω
- Kiểm tra dễ dàng
- Phạm vi nhiệt độ đo rộng
- Gi¸ thµnh h¹
+ Chuẩn hoá LM335
LM335 có một phương pháp chuẩn hoá thiết bị dễ dàng cho độ chính xác cao Nối nhánh hiệu chỉnh của LM335 với một biến trở 10KΩ (biến trở chỉnh tinh)
Bởi vì đầu ra của LM335 tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối Do đó với việc điều chỉnh biến trở, đầu ra cảm biến sẽ cho 0V tại 0oK
Sai số điện áp đầu ra chỉ là sai số độ dốc (do đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ) Vì vậy, chuẩn hoá độ dốc tại một nhiệt độ sẽ làm đúng tất cả các nhiệt độ khác
Điện áp đầu ra của cảm biến được tính theo công thức:
VoutT = VoutT0*
0
T T (4-1)
Trang 4Trong đú: T là nhiệt độ chưa biết
T0 là nhiệt độ tham chiếu
Cả hai đều tớnh bằng nhiệt độ Kelvin
Bằng cỏch chuẩn hoỏ đầu ra tại một nhiệt độ sẽ làm đỳng đầu ra cho tất cả cỏc nhiệt độ khỏc Thụng thường đầu ra được lấy chuẩn là 10mV/oK
Vớ dụ tại 25oC ta sẽ cú đầu ra cú điện ỏp là 2,98V
Tuy nhiờn, LM335 cũng như bất kỳ loại cảm biến nào khỏc, sự tự làm núng cú thể làm giảm độ chớnh xỏc
* Các đầu ra cho bộ điều khiển
- Đầu ra rơ le (Dòng điện cho phép là 3A)
* Giao diện truyền thông
- Truền thông RS232 (COM PORT)
* Giao diện người máy
- Bàn phím gồm 5 nút ấn
- Màn hình tinh thể lỏng LCD (2 dòng 16 ký tự)
- Các đèn LED biểu thị chế độ hoạt động
* Các linh kiện được dùng trong quá trình thiết kế mạch:
ễ 3 rơ le điện áp điều khiển 24VDC
ễ 5 phím ấn
ễ 1 LCD là module hiển thị tuân theo chuẩn công nghiệp của Hitachi HD44780
Thông số của module LCD:
LCD
Trang 5- Module gồm hai dòng 16 ký tự
- Chân Vss và Vdd là hai chân cung cấp nguồn
- Chân DB0 - DB7 là 8 chân dữ liệu
- Chân E là chân cho phép đọc/ghi bus dữ liệu
- Chân R/W là chân đọc/ghi
- Chân RS là chân lựa chọn thanh ghi trong module
Chân A, K là hai chân cung cấp điện áp cho đèn nền của màn hình
Vcc,Vss là chân nguồn +5V và chân đất còn VEE được dùng để điều khiển độ
tương phản
RS (Register Select )- chọn thanh ghi
Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD Chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh được chọn, cho phép người dùng gửi mã lệnh chẳng hạn như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn và cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD
R/W (Read/Write )- Chân đọc ghi cho phép người dùng đọc/ ghi thông
tin từ chip lên LCD R/W = 0 thì đọc, còn R/W = 1 thì ghi
E (Enable )- Chân cho phép E được LCD sử dụng để chốt thông tin hiện
có trên chân dữ liệu Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao-xuống-thấp được áp đến chân E để LCD chốt dữ liệu trên chân dữ liệu Xung này phải rộng tối thiểu 450ns
ễ 1 chip PsoC CY8C27443-24PI
ý nghĩa của các chân
* Ký hiệu P0[0] là chân số 0 của cổng P0 (tương tự với các cổng khác)
* AI( Analog Input) đầu vào tương tự
* AIO (Analog Input/Output) là đầu vào ra tương tự
* SMP (Switch Mode Pump) là chân lựa chọn chế độ kích điện áp, được
sử dụng khi hoạt động với nguồn điện áp thấp 1.0V
* External VREF là chân lấy điện áp tham chiếu từ bên ngoài
* External AGND là chân lấy điện áp AGND làm tham chiếu từ bên ngoài
Trang 6Hình 4-7: Sơ đồ chân chip CY8C27443
* EXTCLK là chân xung nhịp từ bên ngoài
* XRES là chân cho phép khởi động lại chip từ bên ngoài
* I2C SDA là chân truyền dữ liệu nối tiếp trong truyền thông I2C
* I2C CLK là chân truyền xung nhịp trong truyền thông I2C
* XTALin và XTALout là hai chân lấy xung nhịp thạch anh từ bên ngoài
* Chân Vss và Vdd là chân nguồn cấp cho chip
ễ Một IC ổn áp LM7805 là loại IC với đầu vào là điện áp từ 5 đến 25V
và đầu ra là điện áp ổn định ở 5V
U3 LM7805/TO
1
2
VIN
VOUT
Hình 4-8 : Sơ đồ chân của IC LM7805
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối tiếp với truyền thông RS232
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối tiếp với truyền thông RS232
U3
MAX232
5 14 19 8 10 12 17 9 13
2 1 20
T1IN T3IN T5IN C1+
C1-C2+
C2-SD V+
V-T1OUT T3OUT T5OUT
Trang 7ễ Một bộ nguồn ngoài 220VAC, 24VAC và một số phụ kiện nh− một
số tụ lọc, jack tín hiệu…
4.6.Cấu hình cho các User Module của chip CY8C27443
Hình 4-8: Sơ đồ cấu hình chip CY8C27443
Trang 8Hình 4-9: Cấu hình chân chip
Module ADCINC là module chuyển đổi số sang
tương tự
Input : Lấy từ khối tương tự ACB0
Clock Phase: Pha xung nhịp ở chế độ bình thường
Module LCD là module hiển thị các giá trị dùng
để giao tiếp người máy
LCDPort : Cổng kết nối Port_2
BarGraph : Enable Cho phép cấu hình đồ
hoạ trên LCD
Module PGA: Module khuếch đại không đảo có
tác dụng khi đầu vào là tương tự Hệ số có thể
thay đổi thông qua chương trình lập trình
- Gain : 1.000 Đặt hệ số khuếch đại bằng 1
- Input: analogColumn_InputMUX_0 đầu vào
của bộ khuếch đại
Trang 9Module Timer: Là bộ định thời độ rộng 16 bit
dùng để tạo ra chu kỳ trích mẫu
Clock: VC3 Đầu vào xung nhịp là VC3
Capture: High Chế độ băt điểm luôn ở trạng thái
cao
TerminalCountOut: None Đầu ra giá trị đếm cuối
là khoá
CompareOut: None Đầu ra so sánh là khoá
Period: 249 Giá trị đặt trước là 249
CompareValue: 0 Giá trị so sánh là 0
CompareType: Less Than Or Equal Kiểu so sánh
là nhỏ hơn hoặc bằng
InterruptType: Terminal Count Kiểu sinh ngắt là
giá trị đếm cuối
ClockSync: Sync to SynCK Đồng bộ xung nhịp
với xung nhịp của hệ thống
TC_PulseWidth: Full Clock Lựa chọn độ rộng
xung đầu ra của giá trị đếm cuối là đủ một xung
nhịp
IterruptAPI: Enable Mở ngắt cho lập trình ứng
dụng
InvertEnable : Nomal Cho phép đầu ra đảo
Clock: VC2 Đầu vào xung nhịp là VC2
RX Input: Row_2_Input_1 Khai báo đầu vào
nhận dữ liệu là Row_2_Input_1
TX Output: Row2_Output_1 Khai báo đầu ra
dữ liệu là Row2_Output_1
TX Interrupt Mode: TXComplete Ngắt xảy ra
khi truyền xong dữ liệu
RxCmBuffer: 16 bytes Dung lượng bộ đệm
nhận là 16 bytes
Command Terminator: 13 Ký tự kết thúc
lệnh
Param_Delimiter: 32 Ký tự giới hạn lệnh
IgnoreCharsBelow: 32 Bỏ qua ký tự nhỏ hơn
32
InterruptAPI: Enable mở ngắt cho lập trình
ứng dụng
Trang 104.7 Kết quả thử nghiệm mô hình
Sau khi thiết kế phần cứng ta tiến hành chạy thực nghiệm mô hình theo
các chương trình điều khiển với các bộ điều khiển khác nhau ta thu được kết quả:
a) Bộ thông số thực nghiệm khi thiết kế hệ thống đường ống
Trên cơ sở kết quả thu được trên các bảng 2 - 3, 2 - 4, 2 - 5 ta nhận thấy
mặc dù các vòi phun có cùng đường kính lỗ vòi phun có kết cấu tương tự thì ta
thấy với góc của vòi phun so với phương quỹ đạo chuyển động của dòng tia
phun θ = 64° thì chịu ảnh hưởng bởi gió là ít nhất và có bán kính phun xa
nhất do đó các thông số kỹ thuật tối ưu được lấy theo trường hợp này
Bảng 2 - 3 Kết quả thử nghiệm vòi phun với các thông số kỹ thuật:
( d= 4mm, θ = 60°, α = 5°)
Thông số
Số TT
á p lực ở đầu vòi phun P (Kg/cm 2 )
Bỏn kớnh tia phun R (m)
Chiều cao tia phun H (mH20)
Lưu lượng nước qua vòi phun (l/ph)
