Giám sát điều khiển nhiệt độ trong nhà máy

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI:GIÁM SÁT-ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG NHÀ MÁY GVHD: Th.S Lê Thị Ngọc Quyên Nhóm thực hiện:Nhóm MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Giới thiệu đề tài CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN CHÍNH Board Arduino Uno R3 2 Cảm biến nhiệt độ LM35 .3 3.Tip 122 4.Motor quạt 775 Đèn sợi đốt 12VDC Bộ nguồn 12VDC CHƯƠNG II:XÂY DỰNG MƠ HÌNH 1.Sơ đồ khối 2.Sơ đồ ngun lí mơ proteus Arduino 3.1 Giới thiệu arduino 3.2 Code arduino 4.Giao diện thiết kế C# .11 PID 11 5.1 Giới thiệu PID 11 5.2 Đặc tính điều khiển PID 12 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, vi điều khiển có ứng dụng ngày rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội, đặc biệt kĩ thuật tự động hóa điều khiển từ xa Giờ đây, với nhu cầu chuyên dụng hóa, tối ưu (thời gian, khơng gian, giá thành), tính bảo mật, tính chủ động cơng việc ngày địi hỏi khắt khe Việc đưa công nghệ lĩnh vực chế tạo mạch điện tử để đáp ứng u cầu hồn tồn cấp thiết mang tính thực tế cao Nền kinh tế nhà máy công nghiệp đô thị đẩy mạnh phát triển Việc chọn đề tài thiết kế mạch giám sát- điều khiển nhiệt độ nhà máy với mục đích góp phần vào nghiên cứu phát triển ngành nghề sử dụng phổ biến Một cách tốt để hạn chế thời gian ngừng hoạt động thiết bị dự kiến phải lên kế hoạch, cách thức nhà máy kiểm tra để bảo dưỡng sửa chữa, kiểm soát suất hoạt động Nếu thực hiê `n tốt điều này, nhà quản lb chắn tất thiết bị hoạt động mô `t cách hiệu Đề tài gần gũi với đời sống có đóng góp lớn cho việc phát triển kinh tế xã hội đặc biệt kinh tế Giới thiệu đề tài Đề tài thiết kế mạch sử dụng vi điều khiển điều chỉnh nhiệt độ nhà máy ứng dụng phổ biến đời sống đưa qua trình tìm hiểu thực tế Mạch bao gồm khối cảm biến nhiệt biến đổi thành tín hiệu điện, sau báo cho khối xử lb tự dộng thu nhận tín hiệu điện, xử lb tín hiệu so sánh, từ điều chỉnh nhiệt độ nhà máy giữ mức nhiệt độ định cần thiết Đề tài góp phần việc giảm công sức lao động mang lại hiệu kinh tế cao CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN CHÍNH Board Arduino Uno R3 Một board thông dụng, sử dụng nhiều board Arduino Uno Dòng phát triển tới hệ thứ với tên gọi Arduino Uno Revision (Arduino Uno R3) Hình 2.1 Board Arduino Uno R3 Vi điều khiển Atmega328P( họ bit) Điện áp hoạt động 5V Điện áp vào khuyên dùng 7-12V Điện áp vào giới hạn 6-20V Digital I/O pin 14 (trong chân PWM) PWM Digital I/O Pins Analog Input Pins (độ phân giải 10 bit) Cường độ dòng điện 20mA I/O pin Cường độ dòng điện 50mA 3.3V pin 32 KB (ATmega328P) Flash Memory 0.5 KB sử dụng bootloader SRAM KB (ATmega328P) EEPROM KB (ATmega328P) Tốc độ xung nhịp 16 MHz Chiều dài 68.6 mm Chiều rộng 53.4 mm Trọng lượng 25 g Bảng Thông số Board Arduino Uno R3 Nhiệm vụ chính: Là trung tâm hệ thống Thực tiếp nhận tính tốn, xử lb tín hiệu đến truyền 2 Cảm biến nhiệt độ LM35 a LM35 có chân: Vcc, GND, Analog b Nhiệt độ LM35 thay đổi tuyến tính:10mV/°C c Độ xác thực tế: 1/4°C nhiệt độ phịng 3/4°C ngồi khoảng 2°C tới 150°C d LM35 có hiệu cao, cơng suất tiêu thụ 60uA e LM35 hiệu điện 3,3-5V 3.Tip 122 a Tip 112 có chân: chân B, C, E b Transistor TIP122 darlington transistor thuộc loại transistor NPN c TIP122 có Uc cực đại = 60V, dịng Ic cực đại = 5A d Hệ số khuếch đại hFE darlington transistor TIP122 thấp 1000 e Chức năng: dùng để băm xung điều khiển đèn quạt 4.Motor quạt 775 Motor 775 gắn quạt tạo gió giảm nhiệt độ a Nguồn sử dụng: 12-24VDC b Công suất: 288W c Vòng quay: 21000RPM d Momen xoắn: 125mN.m e Chiều dài: 10,6cm f Chiều rộng: 4.3cm g Kích thước trục: phi h Độ dài trục: 17 mm i Khoảng cách lỗ bắt vít: M4-29mm j Khối lượng: 350g Bộ nguồn 12VDC a b c d e f g h i j k l Nguồn cấp: 110-220VAC Ngõ DC: 12VDC Dịng điện: 05A Cơng suất ngõ ra: 125W Có biến trở điều chỉnh ngõ Nhiệt độ hoạt động: -40~71 độ C Độ ẩm: 20~95% Khối lượng: 480g Cấp xác ngõ ra: cộng – trừ 1% Vỏ ngồi: Kim loại Cấp bảo vệ: IP20 Cấp nguồn 220V vào chân L & N, nên nối đất chân GND m.Nguồn có đầu +12V đầu 0V CHƯƠNG II:XÂY DỰNG MƠ HÌNH 1.Sơ đồ khối 2.Sơ đồ ngun lí mơ proteus Arduino 3.1 Giới thiệu arduino Arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng ứng dụng điện tử Arduino gồm có board mạch lập trình (thường gọi vi điều khiển) phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE (Integrated Development Environment) dùng để soạn thảo, biên dịch code nạp chương trình cho board Arduino ngày phổ biến cho người bắt đầu tìm hiểu điện tử đơn giản, hiệu dễ tiếp cận Không giống loại vi điều khiển khác, Arduino khơng cần phải có công cụ chuyên biệt để phụ vụ việc nạp code, ví dụ để nạp code cho PIC cần phải có Pic Kit Đối với Arduino đơn giản, ta kết nối với máy tính cáp USB Thêm vào việc lập trình cho Arduino dễ dàng, trình biên dịch Arduino IDE sử dụng phiên đơn giản hóa ngơn ngữ C++ 3.2 Code arduino #define Fan1 #define Fan2 float ND_do, reading; float err, err_old, PW1, PW2; volatile float DUTY; int sensorPin = A0;// chân analog kết nối đến cảm biến LM35 int state, i; float ND_DAT =30;//khởi tạo nhiệt dộ ban đầu 300C float kp=7.8, Ki=0.005, Kd=5.9, P, I, D;//cài đặt hệ số Kp,Ki,Kd void setup () { Serial.begin(9600);// Khởi động Serial mức baudrate 9600 pinMode (Fan1, OUTPUT); pinMode (Fan2, OUTPUT); // pinMode (10,OUTPUT); PW1=0; PW2=0; } void loop() { if ( Serial.availabel() > 0) { state = Serial.read(); ND_DAT = state ; } for (i=0 ; i