Thiết kế module điều khiển ổn định nhiệt độ lò nhiệt và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt ngẫu

Thiết kế module điều khiển ổn định nhiệt độ lò nhiệt và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt ngẫu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁOĐỒ ÁN 2Mã: 13323

Học kỳ: 1 – Năm học: 2023 – 2024

Đề tài: “: Thiết kế module điều khiển ổn định nhiệt độ lò nhiệt và cảnh báo

nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt ngẫu”

Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóaChuyên ngành Điện tự động công nghiệp

HẢI PHÒNG-12/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN 2

“ Thiết kế module điều khiển ổn định nhiệt độ lò nhiệt và cảnh báo nhiệt

độ sử dụng cảm biến nhiệt ngẫu ”

Giảng viên hướng dẫn: THs.Vũ Ngọc Minh

NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Hải Phòng, ngày tháng năm

Giảng viên hướng dẫn

Lời cảm ơn

x

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy Vũ NgọcMinh.Trong quá trình tìm hiểu và học tập môn học , em đã nhận được sự quan tâmvà giúp đỡ nhiệt tình từ thầy Thầy đã giúp chùng em tích lũy thêm nhiều kiến thứcbổ ích không chỉ trong việc học tập tại nhà trường mà còn bên ngoài đời sống thựctiễn Đây chắc chắn là những kiến thức quý báu, là hành trang của chúng em để cóthể vững bước cho sau này.

Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đãtạo điều kiện cơ sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, có nhiều tài liệu thuận lợicho bọn em tìm kiếm, nghiên cứu thông tin.

Do chúng em chưa có nhiều kinh nghiệm cũng như hạn chế về kiến thức, trongbài này bọn em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong được sựnhận xét, đóng góp ý kiến từ thầy (cô) để bài làm của bọn em sẽ được hoàn thiệnhơn.

Lời cuối cùng chúng em xin chúc thầy (cô) sức khỏe, hạnh phúc và thành cônghơn nữa trên con đường giảng dạy.

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

Mục lục

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG 6

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LÒ NHIỆT 7

1.1.Khái niệm về lò nhiệt 7

1.3 Ứng dụng lò nhiệt 8

1.2.Cấu trúc lò nhiệt 8

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH LÒ NHIỆT 10

2.1Cảm biến nhiệt độ 10

2.1.1.Cấu tạo của cảm biến nhiệt 10

2.1.2.Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt 11

2.1.3.Phân loại cảm biến nhiệt độ 13

2.2 Bộ điều khiển PID 17

2.1.1Chế độ điều khiển PID 17

2.3 Giới thiệu bo mạch Arduino UNO R3 28

3.3 Kết quả khảo sát mô hình thực 46

3.4 Nhận xét, đánh giá hệ thống và hướng phát triển đề tài 48

NGUỒN THAM KHẢO 50

Phụ lục 50

Danh mục hình ản

Hình 1 1 Nguyên lý điều khiển hồi tiếp 7

Hình 1 2 Sơ đồ khối hệ thống 9

Hình 2 1 : Cảm biến nhiệt 10

Hình 2 2 Cấu tạo cảm biến nhiệt 10

Hình 2 3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt 12

Hình 2 4 Các loại dây cảm biến nhiệt 12

Hình 2 5 Phân loại cảm biến nhiệt độ 13

Hình 2 6 Ứng dụng cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp 15

Hình 2 7 Max6675 16

Hình 2 8 nhiệt độ ban đầu 23

Hình 2 9 Nhiệt độ sau thời gian T1 24

Hình 2 10 Nhiệt độ sau khoảng thời gian T2 24

Hình 2 11 mô hình lò nhiệt 26

Hình 2 12 đồ thị nhiệt độ 26

Hình 2 13 Sơ đồ chân của module Arduino Uno R3 28

Hình 2 14 Mô phỏng Arduino Uno R3 trong Proteus 8 28

Hình 2 22 Cấu tạo của rơ le bán dẫn SSR 37

Hình 2 23 Nguyên lý hoạt động của SSR 38

Hình 2 24 Cách lắp đặt bộ điều khiển SSR ATR121-AD 38

Hình 3 1 Sơ đồ kết nối 45

Hình 3 2 Nhiệt độ chưa đạt đủ nhiệt bóng đèn gia nhiệt cho khoang ấp 46

Hình 3 3 Nhiệt độ đã đạt mức nhiệt mong muốn 47

DANH MỤC BẢ

Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật của module Arduino Uno R3 31

Bảng 2 2 Thông số kỹ thuật MAX 6675 34

Bảng 2 3 Sơ Đồ Chân LCD 38

YBảng 3 1 so sánh các giá trị đọc……….

…… 53

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LÒ NHIỆT 1.1.Khái niệm về lò nhiệt

- Nhiệt độ là một đại lượng vật lý,nó hiện diện khắp nơi cả trong sản xuất lẫnsinh hoạt hàng ngày Quá trình đo và kiểm soát nhiệt độ trong sản xuất công nghiệpđóng vai trò to lớn trong hệ thống điều khiển tự động, góp phần quyết định chấtlượng sản phẩm Khi thu thập dữ liệu cho quá trình điều khiển và giám sát trong nhàmáy thì nhiệt độ là một thông số không thể bỏ qua Tùy theo yêu cầu và tính chấtcủa quá trình điều khiển mà ta sử dụng phương pháp điều khiển thích hợp.Tínhchính xác và ổn định nhiệt độ cũng đặt ra vấn đề cần giải quyết Hệ thống điều khiểnnhiệt độ thường được chia làm hai loại:

+Hệthống điều khiển hồi tiếp (Feedback Control System): thường xác định vàgiám sát kết quả điều khiển,so sánh với tín hiệu đặt và tự động điều chỉnh lại chođúng.

+ Hệ thống điều khiển tuần tự (Sequence Control System): thực hiện từng bướcđiều khiển tùy theo hoạt động điều khiển trước khi xác định tuần tự.

- Một hệ thống muốn đạt được độ chính xác cần thiết cần thiết phải thực hiệnhồi tiếp,tín hiệu phản hồi về so sánh với tín hiệu vào và sai lệch sẽ được đưa tới bộđiều chỉnh đầu ra Hệ thống điều khiển này có nhiều ưu điểm được sử dụng nhiềutrên thực tế trong các hệ thống điều khiển tự động Dạng tổng quát của hệ thống điềukhiển được mô tả trên nguyên tắc như hình sau:

Hình 1 1 Nguyên lý điều khiển hồi tiếp

 Gia nhiệt cho các thiết bị sưởi, sấy nông sản, lâm sản, bông, vải, sợi

 Đặc biệt được ứng dụng khi chế biến thực phẩm cần kiểm soát nhiệt độ vàchất lượng khí nóng như tôm khô, cá khô, trà,…

1.2.Cấu trúc lò nhiệt

Trong đồ án này chúng em thực hiện yêu cầu xây dựng mô hình điều khiển vàgiám sát hệ thống lò nhiệt sử dụng mạng truyền thông Modbus Với sự phát triểncủa khoa học kỹ thuật điều khiển tự động, hiện nay việc điều khiển nhiệt độ của lònhiệt trở nên đa dạng hơn về công nghệ và do đó có nhiều sự lựa chọn hơn vềphương pháp nhưng chúng em sử dụng mạng truyền thông Modbus do các ưu điểmsau:

- Có thể điều khiển và giám sát hệ thống lò nhiệt ở khoảng cách xa

- Sử dụng phương thức truyền Master/Slave nên có thể điều khiển và giám sát tớinhiều lò nhiệt mà chỉ cần dùng 1 đường truyền dẫn duy nhất

- Sử dụng cable đôi dây xoắn nên có khả năng chống nhiễu cao- Đấu nối đơn giản, Modbus linh hoạt, và dễ thực hiện.

Hình 1 2 Sơ đồ khối hệ thống

Nguyên lý hoạt động:

Khi được cấp nguồn bộ điều khiển sẽ điều khiển bộ biến đổi điện áp cấp điệnáp phù hợp cho thiết bị gia nhiệt làm nóng lò nhiệt để đạt đến nhiệt độ đặt ban đầu.Các cảm biến ở lò nhiệt luôn luôn đo nhiệt độ của các lò nhiệt và trả về cho bộ điềukhiển nhiệt độ, bộ điều khiển nhiệt độ sẽ thực hiện so sánh nhiệt độ của lò đã đạtđược và nhiệt độ đặt ban đầu để điều khiển bộ biến đổi điện áp cung cấpđiện áp phùhợp cho thiết bị gia nhiệt ổnđịnh nhiệt độ lò nhiệt quanh giá trị đặt ban đầu Chutrình này diễn ra liên tục nên nhiệt độ của lò nhiệt sẽ được ổn định.

PID có chức năng đọc giá trị nhiệt độ đo được từ các Slave( bộ điều khiểnnhiệt độ ) sau đó truyền lên LCD để thực hiện giám sát, và nếu có yêu cầu đặt nhiệtđồ từ LCD xuống thì PID sẽ thực hiện ghi giá trị đặt vào các ô nhớ của bộ điềukhiển nhiệt độ thay đổi giá trị đặt của các lò nhiệt

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH LÒ NHIỆT2.1Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt là thiết bị được sử dụng để đo sự biến đổi về nhiệt độ của các đạilượng cần đo Khi thay đổi nhiệt độ thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu Sau đó,tín hiệu này sẽ được các bộ đọc và xử lý để quy ra con số để hiển thị nhiệt độ Cảmbiến nhiệt còn được gọi là nhiệt kế điện trở meta.

Hình 2 1 : Cảm biến nhiệt

Cảm biến đo nhiệt độ có khả năng thực hiện các phép đo với độ chính xác cao hơnnhiều so với việc thực hiện đo nhiệt độ bằng nhiệt điện hay nhiệt kế.

2.1.1.Cấu tạo của cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt độ cấu tạo với 2 bộ phận chính là 2 dây kim loại khác nhau gắn vàođầu nóng và đầu lạnh.

Bên cạnh đó, cảm biến còn được hình thành nhờ các bộ phận khác như:

Hình 2 2 Cấu tạo cảm biến nhiệt

 Bộ phận cảm biến: Bộ phận này đóng vai trò rất quan trọng và quyết định đếnđộ chính xác của thiết bị Nó được đặt bên trong lớp vỏ bảo vệ sau khi đãđược nối với đầu nối.

 Dây kết nối: Có 2, 3 hoặc 4 dây kết nối để nối với bộ phận cảm biến Điềukiện sử dụng đầu đo sẽ quyết định đến vật liệu làm dây nối.

 Gốm cách điện: Có nhiệm vụ chủ yếu là cách điện để ngăn ngừa đoản mạchvà thực hiện cách điện giữa vỏ bảo vệ và các dây kết nối.

 Chất làm đầy: Sử dụng bột alumina mịn được sấy khô và rung Chức năngchính là lấp đầy các khoảng trống giúp bảo vệ cảm biến khỏi các rung động. Lớp vỏ bảo vệ: Vỏ cảm biến có công dụng bảo vệ bộ phận cảm biến và các

dây kết nối Vỏ cảm biến nhiệt được làm bằng vật liệu sao cho phù hợp vớikích thước phù hợp và có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung trong trườnghợp cần thiết.

 Đầu kết nối: Làm bằng vật liệu cách điện, phổ biến là gốm Đầu kết nối chứacác bảng mạch, cho phép điện trở kết nối Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mAcó thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối khi cần thiết.

2.1.2.Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo nhiệt độ là dựa trên sự thay đổi điệntrở của kim loại so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội.

Chi tiết hơn, khi nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh có sự thay đổi thì xuất hiện mộtsức điện động V tại đầu lạnh Lưu ý, nhiệt độ ở đầu lạnh phải giữ ổn định và đođược, nó phụ thuộc vào chất liệu làm đầu lạnh Từ đó, xuất hiện các loại cặp nhiệtđộ và mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau như E, J, K, R, S, T.

Hình 2 3 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt

Mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ chính là nguyên lý làm việccủa cảm biến nhiệt độ Khi nhiệt độ bằng 0 thì điện trở sẽ có giá trị 100Ω Khi nhiệtđộ tăng lên thì điện trở của kim loại cũng tăng lên và ngược lại.

Bộ chuyển đổi tín hiệu được tích hợp vào cảm biến sẽ giúp nâng cao hiệu suất làmviệc và giúp cho việc vận hành, lắp đặt cảm biến trở nên dễ dàng hơn.

Bộ phận cảm biến nhiệt có thể kết nối 2, 3 hoặc 4 dây tùy theo mỗi loại Dướiđây là các loại dây cảm biến nhiệt.

Hình 2 4 Các loại dây cảm biến nhiệt

Đặc điểm của loại cảm biến sensor nhiệt 3 dây này như sau: Có độ chính xác cao hơn cảm biến loại 2 dây.

 Có thể loại bỏ được các lỗi do điện trở của các dây dẫn gây ra

 Ở đầu ra, điện áp sẽ thay đổi theo sự biến đổi điện trở của cảm biến nhiệt vàsự điều chỉnh nhiệt độ hiển thị liên tục theo nhiệt độ đo được.

Đặc điểm của sensor nhiệt 4 dây đó là: Có độ chính xác cao nhất.

 Chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nghiệm.

 Điện áp đo được chỉ phụ thuộc vào điện trở của nhiệt

 Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào độ ổn định của dòng đo và độ chínhxác của số đọc điện áp trên nhiệt.

Đặc điểm của sensor nhiệt 2 dây đó là: Có độ chính xác thấp nhất

 Chỉ được dùng trong trường hợp kết nối độ bền nhiệt học được thực hiện vớidây điện trở thấp và điện trở ngắn.

 Bên cạnh đó, nó cũng có thể dùng để kiểm tra mạch điện tương đương vàđiện trở tổng của các phần tử trong cảm biến, điện trở của dây dẫn kết nối.

2.1.3.Phân loại cảm biến nhiệt độ

Hình 2 5 Phân loại cảm biến nhiệt độ

Hiện nay, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, trong đó có các loại được sử dụng phổbiến như sau:

 Cảm biến cặp nhiệt điện là loại cảm biến nhiệt được sử dụng phổ biếnnhất Đặc điểm nổi bật của chúng là chắc chắn, tự cấp nguồn, có thể sử

dụng cho khoảng cách xa và chi phí thấp

 Cặp nhiệt điện được sử dụng niêm phong bên trong tấm chắn gốmhoặc kim loại Một số loại cặp nhiệt được sử dụng phổ biến như: B, E,K, J, T, N, R và S.

 Đầu dò điện trở cũng là một loại cảm biến nhiệt được dùng nhiều vàcho kết quả đo chính xác Cảm biến này được làm từ đồng, bạch kim,niken,… Đặc điểm nổi bật là phạm vi đo rộng trong khoảng 270 độ Cđến + 850 độ C.

 Nhiệt điện trở có giá tương đối rẻ và sử dụng dễ dàng Chất liệu làmnhiệt điện trở là Mangan, oxit của niken nên có độ bền không được tốt.Tuy nhiên, nhiệt điện trở lại có độ nhạy cao, kết quả tương đối chínhxác.

 Cảm biến bán dẫn là loại cảm biến nhiệt độ được sử dụng nhiều nhất.Đặc điểm nổi bật là đem đến độ tuyến tính cao, kết quả nhiệt độ chínhxác trong phạm vi 55 độ C đến +150 độ C.

Hiện nay, trên thị trường còn có thêm một số cảm biến nhiệt hồng ngoại, đo từ xanhưng vẫn cho nhiệt độ chính xác cao.

Các ứng dụng của cảm biến nhiệt độ

Hình 2 6 Ứng dụng cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp

Cảm biến nhiệt độ xuất hiện ở nhiều lĩnh vực, từ gia đình đến các doanh nghiệp hayphòng thí nghiệm Một số ứng dụng nổi bật của thiết bị này đó là:

 Nhiệt kế điện tử, can nhiệt hay bán dẫn được sử dụng trong công nghiệp vànông nghiệp.

 Nhiệt kế điện tử dùng phổ biến để đo nhiệt độ trong xe hơi, các loại chất lỏngnhư nước, sữa,…

 Cảm biến nhiệt điện trở kim loại ứng dụng trong công nghiệp nhiệt lạnh. Cặp nhiệt điện K, T, R, S, B ứng dụng trong ngành gia công vật liệu và hóa

 Nhiệt kế được sử dụng đo nhiệt độ cơ thể và vật nuôi rất phổ biến.

MODULE CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN TRỞ NHIỆT MAX 6675

MAX6675 là một công cụ chuyển đổi cặp nhiệt kỹ thuật số phức tạp với một

built-in 12-bit analog để chuyển đổi kỹ thuật số (ADC) MAX6675 cũng bao gồmcác cảm biến lạnh ngã ba bồi thường và điều chỉnh, điều khiển kỹ thuật số, mộtgiao diện SPI tương thích, và có liên quan logic điều khiển.

ỨNG DỤNG

Trong MAX6675 vi điều khiển bên ngoài được thiết kế để làm việc cùng nhau, hoặccác thông tin khác, nhiệt độ, điều khiển quá trình, hoặc các ứng dụng giám sát.

Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật MAX 6675

1 , Nhiệt độ đầu ra cổng nối tiếp SPI đơn giản

Hình 2 7 Max6675

2 , Nhiệt độ 0 ° C ~ 1024 ° C3 , Trở kháng đầu vào khác biệt4 , Cặp nhiệt phát hiện đột phá5 , Nguồn cung cấp điện áp 5V6 , Tiêu thụ điện năng thấp

7 , Phạm vi nhiệt độ làm việc -20 ° C ~ 85 ° C8 , 2000V ESD signal.

Sử dụng cho các dây đo nhiệt độ K

2.2 Bộ điều khiển PID

2.2.1Chế độ điều khiển PID.

PID-Proportional Integral Derivative (bộ điều khiển tỉ lệ vi tích phân ) là 1

thuật ngữ để chỉ cơ chế điều khiển vòng phản hồi.

Ưu điểm : điều khiển với độ chính xác cao, tiết kiệm năng lượng tối đa, đảm bảo sự

Phạm vi ứng dụng: có thể nói ngày nay PID đã xâm nhập vào hầu hết các ứng dụngđiều khiển Tuy nhiên nó vẫn được ưu tiên hơn cả khi hệ thống yêu cầu độ chính xáccao, khoảng thay đổi nhiệt cho phép nhỏ Thông thường khi sử dụng bộ điều khiểnnhiệt có chế độ điều khiển PID thì luôn kèm theo chức năng tự động điều chỉnh( Auto Tuning) Chức năng này sẽ tự động điều chỉnh các tham số P,I và D sao chohệ thống đạt hiệu năng cao nhất Tuy nhiên, trong 1 số trường hợp thì người sử dụngvẫn phải điều khiển bằng tay ( Manual ) các tham số này

Bộ điều khiển PID gồm 3 thành phần : tỉ lệ (p), vi phân (D), tích phân (I)- Thành phần tỉ lệ P

Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ sai lệch (e)Phương trinh sai phân mô tả động học: u(t) = Km .e(t)

Trong đó: u(t) tín hiệu ra của bộ điều khiển e(t) tín hiệu vào

km hệ số khuyêch đại của bộ điều khiển- Thành phần tích phân (I)

Tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với tích phân tín hiệu sai lệch e(t)Phương trình vi phân mô tả dộng học:

Tín hiệu của bộ điều khiển tỉ lệ với vi phân tín hiệu sai lệch e(t)Phương trình vi phân:

U(t)=Td de(t)

Trong đó: e(t) tín hiệu vào của bộ điều khiển

U(t) tín hiệu điều khiển Td hằng số thời gian vi phân

- Phương trình vi phân mô tả tín hiệu vào ra PID:

Td hằng số thời gian vi phân Ti hằng số thời gian tích phân-Các phương pháp xách định tham số kp , Ti , TdCấu trúc:

Hàm truyền đạt:

G(p) = Kp (1+ k1

Mô hình:

+ Kp thay đổi trực tiếp giá trị tín hiệu ra => thay đổi sai lệch tĩnh đáp ứng nhanh,bịảnh hưởng bởi nhiễu ở mọi tàn số

+ Ti sai lệch tĩnh bằng 0 khi hệ được kích thích bằng tín hiệu ,hằng giảm độ quá điềuchỉnh

+ TD phản ứng nhanh với sự thay đổi của e(t), tăng độ quá điều chỉnh, nhạy cảm vớinhiễu tần số cao

-Xác định tần số bằng thực nghiệm: công thức Zigler-NicholHàm truyền:

a,đặc tính chính xác b, đặc tính gần đúng-Hàm truyền gần đúng lò nhiệt:

G(s) = C(s)R(s)

-Do tín hiệu vào là hàm nấc đơn vị( P = 100 %) nên: R(s) = 1s

Tín hiệu ra gần đúng là hàm: C(t) = f(t – T1)Trong đó : f(t) = K(1 - e−t / T2

+ Sử dụng P : kp = T2/T1k

+ Sử dụng PI : kp=0.9T2/T1k , Ti =T1/0.3

+ Sử dụng PID : kp=1,2 T2/T1k , Ti =2T1 ,TD = 0.5T1

Giới thiệu đề tài

Môi trường sống của con người ngày nay do bị tác động bởi nhiều lý do (nhiệt độ,độ ẩm ), nên hay thay đổi một cách bất thường gây nên nhiều hậu quả khôngmong muốn cho đời sống của con người Do đó các mạch cảm biến đã ra đời nhằmnắm bắt được sự thay đổi của môi trường từ đó đưa ra các giải pháp hợp lý Hiệnnay công nghệ ngày càng phát triển, vấn đề tự động hóa, dám sát và điều khiển từ xađang được hướng tới và ưu tiên Mạch tự động điều chỉnh và giám sát các thông sốcủa lò nhiệt qua internet có thể đáp ứng được những yêu cầu trên.

Trong đề tài này chúng tôi đã áp dụng vào kiểm tra điều khiển nhiệt độ , độ ẩm lònhiệt

Định hướng đề tài-Sơ đồ khối tổng quát

Hình 2 8 nhiệt độ ban đầu

Sau thời gian 30s nhiệt độ tăng từ 24 lên 37 độ C đây là thời gian T1

Hình 2 9 Nhiệt độ sau thời gian T1

Sau Khoảng Thời gian T2:

Hình 2 10 Nhiệt độ sau khoảng thời gian T2

Sau khoảng thời gian T2 nhiệt độ tăng từ 37 lên 111 độ và không tăng lên nữaTừ quá trình thực nhiệm ta có thông số sau :

K=111; T1=36 ;T2=146

Vậy ta được hàm truyền của hệ thống sau khi đã thay các thông số:

G(s)¿ 111e−36 s

(1+146 s)=

(1+36 s)(1+146 s)

Khi đó , ta chọn bộ điều khiển PI cho hệ có đối tượng quán tính bậc hai:

Nhằm thực hiện việc bù hằng số thời gian T2 của đối tượng , TI=T2 suy raHàm truyền hệ hở trở thành :

Vậy bộ điều khiển PI tối ưu độ lớn phải có các tham số:

Thay các thông số vào ta được bộ điều khiển PI có hàm truyền

- Hệ thống sau khi có bộ điều khiển zigler nichol:

bộ PID tổng hợp theo phương pháp Ziegler – Nichols thứ nhất

- Kết quả: tín hiệu đầu ra khi có bộ điều khiển là PID (Ziegler – Nichols thứ nhất)

2.3 Giới thiệu bo mạch Arduino UNO R3Giới thiệu về các thiết bị khác trong mạch