nghiên cứu thiết kế Máy úm gà con

nghiên cứu Máy úm gà con. bản lý thuyết pro. đề tài đã bước đầu đưa vào thử nghiệm trên tất cả các loại gia cầm. đặc biệt là đối tượng gà. đề tài nghiên cứu Máy úm gà con. bản lý thuyết pro. nghiên cứu Máy úm gà con. bản lý thuyết pro. nghiên cứu Máy úm gà con. bản lý thuyết pro.

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Sơ đồ định dạng hệ thống……… 8

Hình 2.2: Điều khiển nhiệt tự động của Omron……… ……… 10

Hình 2.3: Thiết bị tạo độ ẩm ……… ……… 10

Hình 2.4: Quạt thông gió,điều nhiệt trong lò ấp tự động……… ………… 11

Hình 2.5: IC Cảm biến nhiệt LM35DZ ……… ……… 11

Hình 2.6: Cảm biến độ ẩm ES2-HB ……… ……….……… 12

Hình 2.7: Thiết bị giám sát của CASIO và EXTECH với các chức năng cơ bản …… 12

Hình 2.8: Thiết bị giám sát của HOBO ……… ……… 13

Hình 3.1:Sơ đồ chân PIC 16F877A hai hàng chân………15

Hình 3.2:Sơ đồ chân PIC 16F877A bốn hàng chân……… 15

Hình 3.3:Sơ đồ các khối của PIC 16F877A………16

Hình 3.4: Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD……….20

Hình 3.5: Cặp biến nhiệt………20

Hình 3.6: Cấu tạo Thermistor……… 22

Hình 3.7: Hỏa kế nhiệt……… 23

Hình 3.8: IC cảm biến nhiệt LM35……….24

Hình 4.1: Sơ đồ khối toàn mạch……….25

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn……… 27

Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển……… 28

Hình4.4: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị………29

Hình 4.5: Cấu tạo PC 817………30

Hình 5.6: Sơ đồ nguyên lý khối cách ly và chấp hành……… 31

Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý của khối nút bấm……….32

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng

ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh hơn hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuậtđiện - điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xáccao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động của conngười đạt hiệu quả cao

Điện - Điện tử trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứngđược những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công –nông –lâm ngư nghiệp cho đếncác nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hàng ngày

Hiện nay úm Gà con người nông dân vẫn làm thủ công, chưa có kinh tế và hiệuquả cao, tỉ lệ sống còn thấp, và khá vất vả

Do vậy tôi đã đi vào nghiên cứu hàn lâm, và đi tiếp cận thực tiễn và quyết định

thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu máy úm gà con ”.

Với đề tài nghiên cứu của mình tôi sẽ từng bước nghiên cứu và xây dựng lên một

mô hình úm Gà với phương châm bám sát thực tế, Và đưa mô hình của tôi có thể pháttriển thành sản phẩm được chuyển giao khoa học kỹ thuật giúp các bác nông dân có thể sởhữu một thiết bị tốt nâng cao hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi của họ

Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên PGS.TS Nguyễn Quốc Trung đã tận tình

hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi hoàn thành đề tài của mình Tôi cũng xin chânthành cảm ơn các thầy các cô trong khoa Điện- Điện Tử trường Đại học Sư Phạm kỹThuật Hưng Yên đã chia sẻ cho em rất nhiều kinh nghiệm quý báu

Do thời gian nghiên cứu chưa nhiều, và thực tiễn chưa thực sự đi sâu Vì vậy, tôi rất mong nhận được ý kiến đánh giá,hướng dẫn của quý thầy cô cũng như sự góp ý chân thành của các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1.Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện - điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng như đời sống xã hội

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện - điện tử đã mang lại những lợi ích tích cực cho các lĩnh vực công-nông-lâm-ngư nghiệp và chăn nuôi cũng không nằm ngoài phạm vi này Nhờ có sự phát triển của công nghệ điện - điện tử mà hàng loạt các thiết bị

ra đời và được ứng dụng trong các ngành, chính vì vậy mà ngành chăn nuôi không còn thủ công, vất vả như trước, người chăn nuôi có thể mở rông quy mô, nâng cao năng suất

mà vẫn đảm bảo chất lượng

1.2.Mục đích nghiên cứu

Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và ứng dụng của điện - điện tử vào trong

chăn nuôi là lí do để đề tài “ Nghiên cứu máy úm gà con” để nghiên cứu

Công Trình sau nghiên cứu có thể ổn định nhiệt độ độ ẩm đặt trước,và hiển thị được nhiệt

độ độ ẩm thực tế

1.3.Phương pháp nghiên cứu

+ Thu thập thông số, số liệu từ thực tế

+ Thu thập tài liệu

+ Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn

+Thực hiện luận văn theo hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn

1.4 Phương tiện nghiên cứu.

- Giáo trình liên quan đến đề tài

- Máy vi tính

- Thực tiễn nghiên cứu trên nhiều giống gà con khác nhau

- Các linh kiện điện tử để thi công mạch điện: Bộ xử lý trung tâm, LED 7 thanh

- Các phần mềm hỗ trợ như : eagle 5.6, Proteus 7.4, CCS.

1.5.Ý nghĩa của đề tài

Công trình nghiên cứu đã bám sát thực tế, có tính ứng dụng cao Giúp người chăn nuôi đỡ vất vả hơn trong quá trình lao động sản xuất

Các điều kiện chính quyết định đến kết quả sinh trưởng gà con mới nở trứng đó là: chế độnuôi, thức ăn, nước uống, thuốc Vacsin phòng bệnh, nhiệt độ, độ ẩm và thông thoángtrong quá trình nuôi.

2.2 Khảo sát thực tế.

Do thông thường khi con gà mẹ úm gà con thường trong bộ lông của nó sẽ có:

+ Nhiệt độ sẽ được tạo ra từ cơ thể của gà mẹ để giữ ấm cho gà con, nhiệt độ thích nghi

và sinh trưởng của gà con

+ Độ ẩm có trong bộ lông của gà mẹ, độ ẩm thực tế gà con sinh trưởng

+ Độ thông thoáng là khoảng thoáng dưới chân gà

+ Các loại giống gà con khác nhau : Gà di, gà chọi, gà mía, gà hồ, gà Đông Tảo,…

Đây là điều kiện thực tế để đi nghiên cứu “ Máy úm gà con”:

Nhiệt độ: là điều kiện quan trọng nhất trong quá sinh trưởng của gà con Đối với

gà nhiệt độ lý tưởng để gà sinh trưởng từ 28,5-32,5oC Nếu nhiệt độ cao quá gà con sẽ thởnhiều toát nhiệt không kịp sẽ gây bệnh ecoly, Newcatson, gà con uống nước nhiều

……… Nếu nhiệt độ thấp quá gà con sẽ sinh bệnh thương hàn, thụt cổ, ecoly,….Trong thực tế gà mẹ úm con trong khoảng nhiệt độ 25 - 30 oC

Thiết bị 1 Thiết bị 2 Thiết bị N

Thiết bị trung tâm

Độ ẩm: Trong giai đoạn ủm con độ ẩm thích hợp khoảng 60-75% Giai đoạn nở

Nếu trong quá trình ủm, độ ẩm quá cao gà con mới nở ra sẽ thương hàn, mắc các bệnhNewcatson, ecoly gà con sẽ chảy nước mũi hay vảy mỏ Nếu độ ẩm thiếu gà con lông

sẽ khô, thiếu nước Độ ẩm vừa đủ gà con sinh trưởng phát triển tốt

Thông gió: Giống như các động vật khác, gà con cũng cần oxy của không khí để

thở, đồng thời thải thán khí (CO2) và hơi nước ra ngoài Cường độ trao đổi không khí tănglên vào thời gian sinh trưởng của gà, yêu cầu về dưỡng khí (oxy) cũng tăng lên Ngoài không khí để thở và trao đổi không khí còn để thông thoáng cho gà con Các lớp lông của

gà mẹ luôn được xếp sen kẽ để có thể giữ độ ấm, độ ẩm và thoáng khí cho gà con trong khi ủm Gà mẹ sẽ điều chỉnh độ thoáng khí và độ ấm, độ ẩm tùy theo thời tiết

Các loại giống gà con khác nhau : Ở mỗi loại giống gà con khác nhau thì quá

trình sinh trưởng sẽ khác nhau do định được chất lượng sinh học của giống gà Để kiểmtra điều này kiểm nghiệm trên ba giống gàdùng đèn soi để loại bỏ trứng trắng, chết phôinhằm tiết khác nhau đó là: Gà chọi, gà di, gà mía

2.3 Đề xuất phương án kỹ thuật cho máy úm.

Với các yêu cầu kỹ thuật đối với con gà con như vậy, ta cần nghiên cứu các phương

án sơ bộ trước khi đi vào nghiên cứu và chế tạo Phương án kỹ thuật sơ bộ sẽ mô tả kháiquát cấu tạo của hệ thống cần nghiên cứu, các khối và các phần tử có trong hệ thống,nhiệm vụ chính và chức năng cơ bản của các khối Về cơ bản thì bước đầu sơ đồ địnhdạng khối như sau:

Hình 2.1- Sơ đồ định dạng hệ thống.

Trong đó:

Từ thiết bị 1 đến thiết bị thứ N là các thiết bị trường, có nhiệm vụ đo đạc tại chỗ độ

ẩm và nhiệt độ của đối tượng

Thiết bị trung tâm có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các thiết bị trường gửi tới Thiết bịtrung tâm có thể là một bộ điều khiển chuyên dụng được thiết kế đặc biệt dành riêng chomục đích thiết kế này

Trong thực tế, các thiết bị có thể đáp ứng được yêu cầu công nghệ đã đề ra đã đượcsản xuất với quy mô công nghiệp, số lượng lớn đáp ứng được nhiều mục đích chung trongcông nghiệp Tuy nhiên, chủ yếu là các thiết bị nhập ngoại, giá thành cao và việc kết nối

mở rộng tuân theo các chuẩn của Châu Âu hay Mỹ tương đối phức tạp, gây khó khăn chongười nuôi và điều chỉnh ở nước ta

Với những yếu tố đó, việc nghiên cứu một hệ thống đặc thù cho yêu cầu đã nêu là cầnthiết, không những có thể chế tạo được một sản phẩm mang tính công nghiệp đáp ứngđược nhu cầu thực tế mà còn giúp giảm chi phí cho nông dân Thiết bị được chế tạo riêngcho mục đích ứng dụng trong ngành chăn nuôi gà sẽ phát huy được tính đặc thù của mình.Chế tạo một sản phẩm thực tế cũng là một cơ hội tốt để ta có thể hiện thực hóa những ýtưởng đưa kỹ thuật ứng dụng trong nông nghiệp hữu ích và đem lại hiệu quả cao nhất

2.4 Tìm hiểu thiết bị công nghệ kỹ thuật.

Bộ phận tạo và điều khiển nhiệt: Thiết bị tạo nhiệt là nhiệt điện trở cấp nguồn 220V,

và là bóng đèn cho máy úm gà Bộ điều khiển nhiệt là thiết bị ngắt khi nhiệt độ lò ấp vượtquá mức quy định như nhiệt kế, hay thiết bị tích hợp sẵn bộ hiển thị nút bấm điều khiển,

và role nhiệt của Omron

Hình 2.2: Điều khiển nhiệt tự động của Omron

Bộ phận tạo độ ẩm: Thiết bị tạo độ ẩm là thiết bị cung cấp độ ẩm cho lồng úmđượccấp nguồn 220V

Hình 2.3: Thiết bị tạo độ ẩm

Bộ phận tạo thoáng cung cấp oxy: thường lắp quạt sát thành lò ấp có ô thoáng với môi trường ngoài.

Hình 2.4: Quạt thông gió,điều nhiệt trong lò ấp tự động

Bộ phận cảm biến nhiệt độ:thường dùng IC cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 2.5 IC Cảm biến nhiệt LM35DZ

Bộ phận cảm biến độ ẩm: HS1101, ES2-HB

Hình 2.7 Hình ảnh thiết bị giám sát của CASIO và EXTECH với các chức năng cơ

bản

Các chức năng của hệ thống giám sát-cảnh báo có thể thực hiện được :

+Hiển thị đồng hồ thời gian thực luôn cập nhật thời gian của hệ thống :

-Thứ/ngày /tháng (Sun/30/6)

-Giờ/phút/giây (10PM/58/50)

+Hiển thị nhiệt độ thiết bị được giám sát : 23.5 °C

+Hiển thị được độ ẩm tương đối của thiết bị được giám sát : 54%

+Cảnh báo (Snooze)

Hệ thống có chức năng giám sát đồng thời cảnh báo thông qua hệ thống có âm thanh hoặc đèn báo hoặc truyền thông đến vị trí khác trong nhà giúp con người giám sát phát hiện lỗi từ xa

Hình 2.8 Hình ảnh thiết bị giám sát của HOBO

CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN3.1 Vi điều khiển PIC 16F877A

PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên củahọ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Viđiều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay

3.1.1 Lý do sử dụng PIC 16F877A cho đề tài

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM, Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn bản ở môi trường đại học, chúng

em đã chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau:

- Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam

- Giá thành không quá đắt

- Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập

- Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051

- Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC Hiện nay tại Việt Namcũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được

3.1.2.1 Sơ đồ chân

Hình 3.1:sơ đồ chân PIC 16F877A hai hàng chân

Hình 3.2:Sơ đồ chân PIC 16F877A bốn hàng chân

3.1.2.2.Sơ đồ khối

Hình 3.3:Sơ đồ các khối của PIC 16F877A

3.1.3 Một vài thông số về vi điều khiển PIC 16F877A

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là

20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O

là 5 với 33 pin I/O

Các đặc tính ngoại vi bao gồmcác khối chức năng sau:

• Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit

• Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep

• Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler

• Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rông xung

• Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C

• Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ

• Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển

RD, WR, CS ở bên ngoài

Các đặc tính Analog:

• 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit

• Hai bộ so sánh

Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:

• Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần

• Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần

• Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm

• Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm

• Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit

Serial-Programming) thông qua 2 chân

• Watchdog Timer với bộ dao động trong

• Chức năng bảo mật mã chương trình

• Chế độ Sleep

• Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau

3.2.Trình biên dịch cho PIC 16F877A

3.2.1 Giới thiệu về CCS.

CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip

Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dich riêng biệt cho 3 dòng PIC khác nhau

đó là:

‐ PCB cho dòng PIC 12‐bit opcodes

‐ PCM cho dòng PIC 14‐bit opcodes

‐ PCH cho dòng PIC 16 và 18‐bit

Tất cả 3 trình biên dịch này đuợc tích hợp lại vào trong một chương trình bao gồm cả

trình soạn thảo và biên dịch là CCS.

Giống như nhiều trình biên dịch C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng PIC trong các dự án Các chương trình điều khiển sẽ được thực hiện nhanh chóng và đạt hiệu quả cao thông qua việc sử dụngngôn ngữ lập trình cấp cao - Ngôn ngữ C

Tài liệu hướng dẫn sử dụng có rất nhiều, nhưng chi tiết nhất chính là bản Help đi kèm theo phần mềm (tài liệu Tiếng Anh) Trong bản trợ giúp nhà sản xuất đã mô tả rất nhiều

về hằng, biến, chỉ thị tiền xử lý, cấu trúc các câu lệnh trong chương trình, các hàm tạo sẵncho người sử dụng…

3.2.2 Phần mềm Winpic800.

Winpic800 là một phần mềm cực kì thông dụng được sử dụng để nạp vi điều khiểnpic và một số loại khác Phiên bản GTP USB Programmer của PNLab cần sử dụng phầnmềm Winpic phiên bản 3.55g, các phiên bản mới hơn của Winpic không còn hỗ trợ GTPUSB

Chương trình sau khi viết trên CCS được dịch ra file hex và được nạp vào vi điềukhiển thông qua mạch nạp và phần mềm Winpic800

3.3 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

3.3.1 Cảm biến nhiệt độ

a Khái niệm cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt là các vật liệu kim loại hoặc là bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ hoặc dòng điện phân cực ngược các lớp tiếp giáp thayđổi khi bị tác dụng bởinhiệt độ

Nhiệt độ có vai trò quyết định nhiều tính chất của vật chất.Một trong những đặc điểm tác của nhiệt độ là làm thay đổi 1 cách liên tục các đại lượng chịu ảnh hưởng của nó

Do đó trong khoa học, công nghiệp và đời sống hang ngày việc đo lường và khống chế nhiệt độ là một điều rất cần thiết.Để đo lường nhiệt độ và từ kết quả đo lường đó có thể khống chế nhiệt độ ta dùng tới cảm biến nhiệt Cảm biến nhiệt độ được dùng phổ biến trongdân dụng và công nghiệp với mục đích khống chế và điều chỉnh nhiệt độ.

b Các thang đo nhiệt độ

Để đo nhiệt độ ta có 3 thang đo sau :

-Thang đo Kenvin (°K)

Trong thang này nhiệt độ của điểm cân bằng 3 trạng thái nước-nước đá-hơi nước được gán trị số 273,15 °K

-Thang Cenlsius-thang bách phân (°C)

T(°C)= T(°K)-273,15

-Thang Farenheit(°F)

T(°F)=1,8T(°C) +32

c Phân loại cảm biến nhiệt độ

 Nhiệt điện trở (RTD:Resistance Temperature Detector)

Hình 3.4: Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD

Hoạt động dựa vào độ nhạy nhiệt của kim loại với nhiệt độ, tức là khi nhiệt độ thay đổithì điện trở của các kim loại này cũng thay đổi

Vật liệu cấu tạo RTD cần các yêu cầu: hệ số nhiệt lớn, điện trở suất lớn, tính thuần khiết,

và độ ổn định chống ăn mòn tốt Kim loại thường dùng là Platinum vì đặc tuyến của nótuyến tính nhất và ổn định nhất so với các loại khác

RTD cũng có những ưu khuyết điểm riêng:

- Ưu điểm: Chính xác, tuyến tính, ổn định

- Khuyết điểm: Giá thành cao, cần nguồn cc, tự gia nhiệt

 Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

Hình 3.5: Cặp biến nhiệt

Là cảm biến nhiệt dùng rộng rãi trong công nghiệp Cặp nhiệt điện được chế tạo từ sợi kim loại khác nhau và có ít nhất là hai mối nối (junction), đầu tiếp xúc với đối tượng đo, gọi là "điểm nóng", đầu còn lại giữ ở nhiệt độ chuẩn, gọi là đầu ra

Về nguyên tắc khi ta đốt nóng mối nối của hai kim loại bất kỳ đều sinh ra một suất điệnđộng nhiệt, nhưng không phải kim loại nào cũng làm thermocouple được, mà phải lànhững kim loại có đặc tính:

- Độ tinh khiết cao

- Nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ cần đo

Chú ý: phải đặt thermocouple trong vỏ bọc để tránh xâm thực của môi trường (yêu

cầu cách điện, không cách nhiệt), phải chọn địa điểm thích hợp hoặc đặt nhiều nơi vìthường thì nhiệt độ phân bố không đều, phải lắp đặt dây bù nhiệt trong ống sắt nối đất vàdây dẫn tín hiệu cảm biến phải luôn là một loại vì nếu khác nhau sẽ sinh ra điểm nóngmới, và làm sai kết quả

- Ưu điểm: Tầm đo nhiệt rộng (>11000F), giá thành thấp, đơn giản, thời gian đáp

ứng nhanh

- Khuyết điểm: Cần tham chiếu, phi tuyến, trôi tham chiếu không dự đoán trước

được, không thể ca-lip lại, kém ổn định, không nhạy

 Thermistor

Vật liệu nhận nhiệt là chất bán dẫn làm từ những hỗn hợp đặc biệt (oxit nickel, mangan,đồng, coban hoặc những oxit kim loại chịu nhiệt cao) Ta dùng kèm với cầu Wheatstone

để khuếch đại những thay đổi nhỏ của điện trở theo nhiệt độ

Hình 3.6: Cấu tạo Thermistor

Thermistor gồm 2 loại:

- NTC (Negative Temperature Coefficient): Là loại nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt

âm tức là trị số điện trở giảm khi nhiệt độ tăng (Từ 0 oC đến 150oC điện trở giảm đi hơn

100 lần)

- PTC (Positive Temperature Coefficient): Có hệ số nhiệt độ dương Ở nhiệt độ nhỏ thì nócũng có hệ số nhiệt âm như các bán dẫn khác nhưng bắt đầu từ một điểm nhiệt nào đó thì

nhiệt điện trở loại này có hệ số nhiệt dương rất cao Vật liệu chế tạo PTC gồm hỗn hợpBariumcarbonat, oxit Stronium và oxit Titan được ép nung từ 1000 oC đến 1400 0C.

-Ưu điểm: Đáp ứng nhanh, lắp đặt đơn giản, đo hai dây, bền.

-Khuyết điểm: Phi tuyến, giới hạn tầm đo nhiệt, tự gia nhiệt.

 Nhiệt kế bức xạ (hỏa kế)

Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học

- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt

- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo

- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền

- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung

- Tầm đo: -54 <1000 D.F

Nhiệt kế bức xạ ( hỏa kế ) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ của những môitrường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc được ( lò nung thép, hóa chất ănmòn mạnh, khó đặt cảm biến)

Hình 3.7: Hỏa kế nhiệt

Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc Chúng hoạt độngdựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức xạ năng lượng Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định Hỏa kế sẽ thu nhận bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo

 IC Cảm biến nhiệt

Hiện nay nhiều công ty trên thế giới đã chế tạo được những IC bán dẫn dùng đo và hiệuchỉnh rất tiện lợi Trong mạch tổ hợp, cảm biến nhiệt là lớp chuyển tiếp PN trong một

transistor lưỡng cực Lớp cảm biến này nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điệndưới dạng dòng hay áp IC cảm biến nhiệt có những ưu khuyết điểm như sau:

- Ưu điểm: gọn nhẹ, rẻ tiền, tuyến tính Phù hợp với các thiết kế cỡ nhỏ và onboard.

-Khuyết điểm: Nhiệt độ đo thấp (150-2000), cần cấp nguồn cho IC.

Hình 3.8: IC cảm biến nhiệt LM35

Trên thị trường hiện có các loại IC sau: STP 35 A/B/C (Texas Instrument), LM35/45/50 (National Semiconductor), AD590/2210 (Analog Devices), DS1620/1820/1920 (Dallas Semiconductor)…

Ngoài ra còn có các loại ít thông dụng hơn như : Lưỡng kim, nhiệt kế hồng ngoại, áp suấthơi, tinh thể thạch anh, phóng xạ

Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng nhất

3.3.2 Cảm biến độ ẩm

Khối Nguồn

Khối hiển thị

Khối

Cảm biến Khối

cách ly và chấp hành

Khối

Vi điều khiển

Khối Nút bấm

CHƯƠNG 4 HƯỚNG THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH

4.1 Sơ đồ khối