Giáo trình hình thành ứng dụng phân tích sơ đồ lập trình chăm sóc cây trồng p10 pot

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 92 - 24VDC 24VDC 24VDC J1 Dong_co_bom 1 2 J2 VLV 1 2 J3 VTH 1 2 10K 10K C8281 23 C8281 23 C8281 23 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 H×nh 4 - 6: S¬ ®å m¹ch lùc . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 93 - 4.4.Thuyết minh sơ đồ Mạch điều khiển Trong sơ đồ mạch điều khiển có màn hình hiển thị kết quả LCD đợc nối với các chân chip của cổng P2, các tín hiệu vào ra tơng tự đợc nối vào các chân của cổng P0, P1. Năm nút nhấn bàn phím SET, CANCEL, DOWN, UP, RESET đợc 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 đa tín hiệu vào chân P1.0 và P1.1. Khi đó phụ thuộc vào các tín hiệu đầu vào là các cảm biến mà chơng trình xử lý kích hoạt hoặc không kích các chân chip, đa 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 tơng tự từ cảm biến đợc đa 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 đợc đa 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 đa 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 ngợc. 4.5. Lựa chọn thiết bị * Các đầu vào cho bộ điều khiển - Đầu vào Analog [0 - 5 V] tơng 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 đa 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 94 - VCC R2 2.2K R1 10K 1 3 2 D1 LM335 1 3 2 Output 10mV/oK LM335 l cm bin o nhit c tớch hp t cỏc cht bỏn dn cú th o nhit rt chớnh xỏc v d dng chun hoỏ. Nú lm vic nh mt diode Zener, LM335 cú in ỏp ỏnh thng t l trc tip vi nhit tuyt i l 10mV/ o K. Khi kim tra 25 o C thỡ LM335 cú sai s nh hn 1 o C. Khụng ging nh cỏc cm bin khỏc, LM335 cú u ra tuyn tớnh. LM335 c ng dng trong phm vi nhit t -40 o C ữ 100 o C. Tr khỏng thp v u ra tuyn tớnh ó lm cho vic ghộp ni mch ra v mch iu khin tr nờn rt n gin. + Cỏc c điểm ca LM335 - o trc tip nhit Kelvin. - Dũng lm vic t 400àA ữ 5mA. - Tr khỏng ng nh hn 1. - Kim tra d dng. - Phm vi nhit o rng. - Giá thành hạ. + Chun hoỏ LM335 LM335 cú mt phng phỏp chun hoỏ thit b d dng cho chớnh xỏc cao. Ni nhỏnh hiu chnh ca LM335 vi mt bin tr 10K (bin tr chnh tinh). Bi vỡ u ra ca LM335 t l vi nhit tuyt i. Do ú vi vic iu chnh bin tr, u ra cm bin s cho 0V ti 0 o K. Sai s in ỏp u ra ch l sai s dc (do u ra tuyn tớnh theo nhit ). Vỡ vy, chun hoỏ dc ti mt nhit s lm ỳng tt c cỏc nhit khỏc. in ỏp u ra ca cm bin c tớnh theo cụng thc: V outT = V outT0 * 0 T T (4-1). . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 95 - Trong ú: T l nhit cha bit. T0 l nhit tham chiu. C hai u tớnh bng nhit Kelvin. Bng cỏch chun hoỏ u ra ti mt nhit s lm ỳng u ra cho tt c cỏc nhit khỏc. Thụng thng u ra c ly chun l 10mV/ o K. Vớ d ti 25 o C ta s cú u ra cú in ỏp l 2,98V. Tuy nhiờn, LM335 cng nh bt k loi cm bin no khỏc, s t lm núng cú th lm gim 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 ngời 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 đợc 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: D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 96 - - 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 đợc dùng để điều khiển độ tơng phản RS (Register Select )- chọn thanh ghi. Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD. Chân RS đợc dùng để chọn các thanh ghi này. Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh đợc chọn, cho phép ngời dùng gửi mã lệnh chẳng hạn nh xoá màn hình, đa con trỏ về đầu dòng. Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu đợc chọn và cho phép ngời dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD. R/W (Read/Write )- Chân đọc ghi cho phép ngời 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 đợc LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu đợc cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao-xuống-thấp đợc 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 (tơng tự với các cổng khác). * AI( Analog Input) đầu vào tơng tự. * AIO (Analog Input/Output) là đầu vào ra tơng tự. * SMP (Switch Mode Pump) là chân lựa chọn chế độ kích điện áp, đợc 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 97 - Hình 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 3 2 VIN GND 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 4 14 15 19 8 10 11 12 17 9 13 2 3 1 20 16 T1I N T2I N T3I N T4I N T5I N C1+ C1- C2+ C2- SD V+ V- T1OU T T2OU T T3OU T T4OU T T5OU T . §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 98 - Ô Mét bé nguån ngoµi 220VAC, 24VAC vµ mét sè phô kiÖn nh− mét sè tô läc, jack tÝn hiÖu… 4.6.CÊu h×nh cho c¸c User Module cña chip CY8C27443 H×nh 4-8: S¬ ®å cÊu h×nh chip CY8C27443 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 99 - Hình 4-9: Cấu hình chân chip. Module ADCINC là module chuyển đổi số sang tơng tự Input : Lấy từ khối tơng tự ACB0 Clock Phase: Pha xung nhịp ở chế độ bình thờng Module LCD là module hiển thị các giá trị dùng để giao tiếp ngời 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 tơng tự. Hệ số có thể thay đổi thông qua chơng trình lập trình. - Gain : 1.000 Đặt hệ số khuếch đại bằng 1. - Input: analogColumn_InputMUX_0 đầu vào của bộ khuếch đại. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 100 - Module 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 trớc 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 lợng 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. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 101 - 4.7. Kết quả thử nghiệm mô hình Sau khi thiết kế phần cứng ta tiến hành chạy thực nghiệm mô hình theo các chơng trình điều khiển với các bộ điều khiển khác nhau ta thu đợc kết quả: a). Bộ thông số thực nghiệm khi thiết kế hệ thống đờng ống Trên cơ sở kết quả thu đợc trên các bảng 2 - 3, 2 - 4, 2 - 5 ta nhận thấy mặc dù các vòi phun có cùng đờng kính lỗ vòi phun có kết cấu tơng tự thì ta thấy với góc của vòi phun so với phơng quỹ đạo chuyển động của dòng tia phun. = 64 thì chịu ảnh hởng bởi gió là ít nhất và có bán kính phun xa nhất do đó các thông số kỹ thuật tối u đợc lấy theo trờng hợp này. Bảng 2 - 3 Kết quả thử nghiệm vòi phun với các thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, = 60, = 5) Thông số Số TT áp lực ở đầu vòi phun P (Kg/cm 2 ) Bỏn kớnh tia phun R (m) Chiều cao tia phun H (mH 2 0) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1 1,1 5,20 2,22 17,2 2 1,4 5,80 2,34 16,5 3 1,8 5,95 2,55 15,95 4 2,2 6,2 2,60 14,37 5 2,4 6,48 2,70 12,41 6 2,6 6,62 2,80 11,27 7 2,8 6,90 2,90 10,1 . . ngắt cho lập trình ứng dụng. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 101 - 4.7. Kết quả thử nghiệm mô hình Sau khi thiết kế phần cứng ta tiến. : Enable Cho phép cấu hình đồ hoạ trên LCD Module PGA: Module khuếch đại không đảo có tác dụng khi đầu vào là tơng tự. Hệ số có thể thay đổi thông qua chơng trình lập trình. - Gain : 1.000. m¹ch lùc . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 93 - 4.4.Thuyết minh sơ đồ Mạch điều khiển Trong sơ đồ mạch điều khiển có màn hình hiển thị