Hiển thị
ADC
Điều khiển chọn kênh
Hình 4.3: Sơ đồ khối của hệ thống đo lường số
TỔNG QUAN
1.Giới thiệu:
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống điều khiển dần dần được tự động hóa. Nhờ những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lí, vi mạch số ... được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, các hệ thống điều khiển cơ khí ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với thời gian đáp ứng nhanh chính xác.
Trong kỹ thuật điều khiển tự động sự kết hợp giữa vi điều khiển, máy tính với các bộ cảm biến được sử dụng phổ biến, thực hiện công việc đo, giám sát và điều khiển hệ thống tự động hay từ xa như các hệ thống: điều khiển nhiệt độ, đếm sản phẩm, ổn định tốc độ động cơ, báo cháy …
Trong các bệnh viện, việc điều khiển ổn định nhiệt độ của các thiết bị như tủ giữ ấm, buồng nuôi cấy vi khuẩn, máy sưởi...rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến chất lượng điều trị cho người bệnh. Là một người quan tâm đến y tế, thấy được tầm quan trọng trên nên em xin được thực hiện đề tài " điều khiển và ổn định nhiệt độ tủ ấm y tế " nhằm từng bước kết hợp những kiến thức đã học với thực tế công việc.Phòng ấm Y tế thường được trang bị tại các khu xét nghiệm để giữ bệnh phẩm hoặc các tiêu bản xét nghiệm, các thiết bị này thường có công suất cở 180W đến 200W với nhiệt độ thường được ổn định trong khoảng 37o C đến 40oC.
Trong phạm vi đồ án này em thiết kế mô phỏng thiết bị điều khiển và ổn định nhiệt độ tủ ấm ứng dụng vi điều khiển 89C51, trên cơ sở đó em đã tiến hành khảo sát những tính năng của chíp vi điều khiển 89C51 để thiết kế và thi công hệ thống với mong ước từng bước tiếp cận thực tế để sau này có điều kiện phục vụ tốt hơn trong công tác khám chữa bệnh.
2.Nhiệm vụ của đề tài:
Mục đích của đề tài là thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và ổn định nhiệt độ tủ giữ ấm y tế dùng chíp vi điều khiển 89C51, đáp ứng được các yêu cầu sau:
+ Đo và hiển thị nhiệt độ thực của thiết bị
+ Đặt nhiệt độ cần ổn định từ máy tính.
+ Điều khiển và ổn định nhiệt độ trong dãi yêu cầu từ 30oC đến 55oC.
+ Điều khiển công suất nhiệt của thiết bị theo phương pháp đóng ngắt dùng Rơle.
Nhiệm vụ thiết kế hệ thống được chia làm 2 phần:
- Thiết kế và thi công phần cứng của hệ thống.
- Viết phần mềm điều khiển hoạt động hệ thống.
Hình 3.1: Nguyên tắc làm việc của bộ chuyển đổi AD
Đầu tiên, tín hiệu tương tự cần chuyển đổi uA(t) đưa đến mạch lấy mẫu. Tại đây, mạch lấy mẫu sẽ thực hiện 2 công việc:
- Lấy mẫu tín hiệu tương tự tại những thời điểm khác nhau và cách đều nhau về mặt thời gian (nghĩa là rời rạc hoá tín hiệu về mặt thời gian)
- Giữ cho biên độ điện áp tại các thời điểm lấy mẫu không bị thay đổi trong quá trình chuyển đổi tiếp theo (tức là trong quá trình lượng tử hoá và mã hoá)
Tiếp theo, mạch lượng tử hoá có nhiệm vụ rời rạc hoá tín hiệu tương tự về mặt biên độ. Sau mạch lượng tử hoá là mạch mã hoá, tại đây kết quả lượng tử hoá được sắp xếp lại theo một quy luật nhất định nào đó tuỳ thuộc vào mã yêu cầu trên đầu ra của bộ chuyển đổi. Phép biến đổi lượng tử hoá và mã hoá gọi chung là phép biến đổi AD.
Hình 3.4: Sơ đồ chuyển đổi nối tiếp theo mã nhị phân
Nếu chuyển đổi N bit thì cần N tầng. Mỗi tầng bao gồm 1 bộ so sánh,
1 khóa điều khiển và 1 mạch trừ. Mỗi đầu vào của bộ so sánh lần lượt là umax/2, umax/4, umax/8.
Mạch hoạt động như sau:
+ Nếu uA(t) > umax/2 thì ngỏ ra bộ so sánh thứ 1 có mức logic 1 sẽ điều khiển khoá K nối đến uch1 để mạch trừ thực hiện uA(t) - uch1. kết quả của phép trừ đưa vào bộ so sánh ở tầng 2 để so sánh với tín hiệu uch2 = umax/4.
+ Nếu uA(t) < umax2/2 thì khoá K được điều khiển đóng qua điểm 0 V, và nhờ vậy toàn bộ điện áp uA(t) sẽ được so sánh tiếp ở tầng sau.
Mã nhị phân ở ngõ ra của các bộ so sánh chính là kết quả được chuyển đổi.
Nhược điểm: Do mạch biến đổi tuần tự nên tốc độ giảm khi số tầng tăng, nên trong phương pháp này người ta thường giới hạn số tầng là 4.
THIẾT KẾ MẠCH
Theo yêu cầu của đề tài, quá trình thiết kế phần cứng của toàn hệ thống bao gồm :
+ Mạch cảm biến nhiệt độ.
+ Mạch chuyển đổi AD.
+ KÍT vi điều khiển 89C51.
3.KÍT vi điều khiển 89C51:
Kết nối các chân:
+ Port 0 : Không dùng
+ Port1 : Nối đến 8 bit ra của ADC0809
Chân P1.0 nối vào D0
Chân P1.1 nối vào D1
Chân P1.2 nối vào D2
Chân P1.3 nối vào D3
Chân P1.4 nối vào D4
Chân P1.5 nối vào D5
Chân P1.6 nối vào D6
Chân P1.7 nối vào D7
Chân P2.0 xuất tín hiệu điều khiển ADC.
Chân P2.1 xuất tín hiệu điều khiển nguồn nóng.
Chân P2.2 xuất tín hiệu điều khiển giải nhiệt
+ Các chân điều khiển :
Chân ALEđể trống.
Chân RD và WR để trống.
Chân PSEN để trống.
Chân RXD và TXD nối đến chân T1in và R1out của MAX 232.
Do không sử dụng ngắt và định thời ngoài nên các chân INT0, INT1, T0, T1 để trống.