Microsoft Word 141 Pham Duc Dai doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 549 THIẾT KẾ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU ĐO MỨC NƯỚC SỬ DỤNG CHUẨN TRUYỀN THÔNG SDI 12 Phạm Đức Đại1[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 THIẾT KẾ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU ĐO MỨC NƯỚC SỬ DỤNG CHUẨN TRUYỀN THÔNG SDI-12 Phạm Đức Đại1, Nguyễn Thị Thúy Hằng1 Trường Đại học Thủy lợi, email: daipd@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐO Vấn đề quan trắc mực nước lĩnh vực thủy lợi vận hành hồ chứa, đập, phòng chống thiên tai ngày quan tâm, nên việc thiết kế hệ thống đo mức nước cần thiết Ở Việt Nam, cảm biến đo mức nước dạng phao ứng dụng để đo mức nước rời rạc, cảm biến đo mức nước theo nguyên lý khác sóng radar, siêu âm, áp lực,… sử dụng để đo mực nước liên tục Việc chế tạo cảm biến đo với độ xác cao khó, báo trình bày thiết kế thu thập liệu nhằm đọc liệu từ cảm biến đo thực truyền thơng Mục đích việc thiết kế thu thập hướng đến giảm giá thành hệ thống đo, giúp cho việc thay thế, sửa chữa, bảo trì linh hoạt CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐO Cấu trúc hệ thống đo Hình bao gồm: 1) Đầu đo (cảm biến): chuyển thông tin vật lý (ví dụ áp lực) thành tín hiệu điện 2) chuyển đổi đo: chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu giao chuẩn cơng nghiệp 4-20mA (4dây), 4-20mA (HART), 0-10V, cung cấp giao tiếp truyền thông kiểu MODBUS RTD, SDI-12,… Với giao tiếp chuẩn đầu tương tự 0-10V, 4-20mA, tín hiệu cảm biến đọc sử dụng PLC với module vào tương tự (AI), sau giá trị đọc quy đổi giá trị đo Trong khi, đầu với chuẩn truyền thông, giá trị đo lưu liệu, cần module có giao tiếp truyền thơng phù hợp để đọc giá trị 3) Hệ thống nhận liệu, hiển thị truyền liệu: thu thập liệu (datalogger), có nhiệm vụ đọc liệu truyền liệu theo yêu cầu Hình Cấu trúc hệ thống đo Bài báo trình bày thiết kế thu thập liệu cho cảm biến có giao tiếp truyền thơng SDI-12 Bộ thu thập có chức 1) đọc liệu đo từ cảm biến có giao tiếp SDI-12 2) truyền liệu nhà điều hành trung tâm truyền lên Web thông qua SIM 3G Sở dĩ việc lựa chọn thiết kế đọc liệu theo giao tiếp SDI-12 có nhiều cảm biến đo mức nước trang bị chuẩn này, Bảng Bảng Các hãng sản xuất cảm biến đo mức có giao chuẩn SDI-12 Hãng sản xuất Envco Loại cảm biến: PT12 SDI-12 water level Đo nức sử dụng nguyên lý đo áp lực METER group Đo mức nước sử dụng nguyên lý đo áp lực 549 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Hãng sản xuất Waterlog Loại cảm biến: Model H-3611/3612/3613 đo mức nước sử dụng sóng Radar CHUẨN TRUYỀN THƠNG SDI-12 SDI-12 viết tắt từ “Serial - digital interface” chuẩn giao tiếp cho thu thập liệu thiết kế dựa vi điều khiển SDI-12 cung cấp giao tiếp truyền liệu số nối tiếp với tốc độ liệu 1200 Điểm trội SDI-12 là, chúng thường sử dụng cho ứng dụng đòi hỏi công suất tiêu thụ thấp, ứng dụng liên kết nhiều cảm biến cáp (gọi đường bus) Kết nối thu thập liệu cảm biến có giao tiếp SDI-12 Hình Với đường bus, giao tiếp SDI-12 cho phép đọc liệu tối đa đến 60 cảm biến SDI-12 sử dụng ba dây kết nối Dây tín hiệu liệu (Serial data line) Dây đất (ground line) Dây nguồn (+12V) Bước Cảm biến yêu cầu phản hồi vòng 15ms (đây khoảng thời gian lớn nhất) liệu đo sẵn sàng giá trị phép đo trả Bước Nếu phép đo sẵn sàng, thu thập liệu phát lệnh tới cảm biến để yêu cầu trả giá trị đo Nếu phép đo chưa sẵn sàng, thu thập chờ cảm biến gửi lệnh cho thu thập báo liệu sẵn sàng Sau thu thập gửi lệnh để lấy liệu Khung liệu giao thức SDI-12 bao gồm start bit, bit liệu, bít chẵn, lẻ, stop bit THIẾT KẾ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU + Bộ thu thập liệu bao gồm ổn định nguồn 12V, có nhiệm vụ chuyển nguồn chiều từ lượng mặt trời sang nguồn 12V ổn định + Bộ vi xử lý Atmega 2560 có nhiệm vụ đọc liệu từ cảm biến theo giao thức SDI-12 + Bộ nhớ lưu liệu SD + Bộ truyền liệu GSM sử dụng module SIM 800 + Bộ định thời gian thực DS1307, định chu kỳ đo Đường liệu cảm biển SDI-12 kết nối với theo dạng bus nối với chân số Atmega 2560 Module sim 800 Module thời gian thực Hình Kết nối thu thập liệu cảm biến SDI-12 Module thẻ nhớ SD Giao thức thực truyền thông SDI-12 Bước Bộ thu thập liệu đánh thức tất cảm biến SDI-12 với lệnh Bước Bộ thu thập liệu phát lệnh đến cảm biến xác định thông qua địa yêu cầu thực việc đo 550 Atmega 2560 SDI 12 Sensors Hình Kết nối thu thập liệu cảm biến SDI-12 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Bộ điều khiển trung tâm truy cập đến sensor để yêu cầu trả giá trị đo theo giao thức truyền thông SDI-12 Mạch thiết kế thu thập liệu cho Hình Bảng Thơng số kỹ thuật thu thập liệu môi trường Thành phần Nguồn cấp Chức Hình Mạch kiểm nghiệm KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Nhóm tác giả đưa sản phẩm thu thập liệu Để kiểm nghiệm, nhóm tác giả sử dụng cảm biến đo mức nước CTD-10 hãng METER Group Cảm biến đo đồng thời thông số như: mực nước; độ mặn; nhiệt độ nước Truyền liệu trung tâm Giao tiếp truyền thông Chất liệu Trọng lượng Vi điều khiển Bộ ổn áp Bộ định thời gian thực Lưu liệu thẻ nhớ Lập trình đọc liệu theo chu kỳ Tự động gửi lên Web Thông số 12VDC/2A Cảm biến RK401 Đo lượng mưa: max 8mm/minute Cảm biến CTD-10 Đo mực nước: 0-10m Đo độ dẫn điện (độ mặn): to 120 dS/m GSM (Sim 3G sóng RF) SDI-12; dạng xung Hộp nhựa 0.5 Kg (ATMEL) ATMEGA2560 LM2576S 12V/5V DS1307 2GB Tùy theo người sử dụng Hỗ trợ người sử dụng (website test: http://ktdktdh.tk/) Kết thử nghiệm đưa lên Website Bộ môn kỹ thuật điều khiển tự động hóa: http://ktdktdh.tk/ KẾT LUẬN Nhóm tác giả thiết kế thử nghiệm giao tiếp truyền thông theo chuẩn SDI-12 thành công với cảm biến CTD-10 Trong thời gian tới, nhóm tác giả phát triển sản phẩm theo hướng nhỏ gọn hơn, với nhiều chuẩn giao tiếp công nghiệp khác cho phép đọc cảm biến công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Bộ thu thập liệu [1] SDI-12 A Serial-Digital Interface Standard for Microprocessor-Based Sensors [2] CTD-10 manual- METER Group 2018 551 ... H-3611/3 612/ 3613 đo mức nước sử dụng sóng Radar CHUẨN TRUYỀN THÔNG SDI- 12 SDI- 12 viết tắt từ “Serial - digital interface” chuẩn giao tiếp cho thu thập liệu thiết kế dựa vi điều khiển SDI- 12 cung... gian thực Hình Kết nối thu thập liệu cảm biến SDI- 12 Module thẻ nhớ SD Giao thức thực truyền thông SDI- 12 Bước Bộ thu thập liệu đánh thức tất cảm biến SDI- 12 với lệnh Bước Bộ thu thập liệu phát lệnh... trả giá trị đo theo giao thức truyền thông SDI- 12 Mạch thiết kế thu thập liệu cho Hình Bảng Thông số kỹ thu? ??t thu thập liệu môi trường Thành phần Nguồn cấp Chức Hình Mạch kiểm nghiệm KẾT QUẢ THỬ