khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KHẢO SÁT CẢM BIẾN ĐO ẨM ĐỘ HẠT BẰNG NGUYÊN LÝ ĐIỆN DUNG Sinh viên thực hiện: Cán hướng dẫn: Lê Nhựt Tân (MSSV: 1117931) Nguyễn Khánh Linh (MSSV: 1111568) Ngành: KTĐK TĐH K37 ThS Nguyễn Minh Luân TS Võ Minh Trí Cần Thơ, tháng 05 năm 2015 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015 Nguyễn Minh Luân Võ Minh Trí CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015 Nguyễn Văn Khanh CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015 Lưu Trọng Hiếu CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung” với mong muốn tìm hiểu nguyên lý cảm biến điện dung ứng dụng đo độ ẩm lúa, gạo…Đồng thời áp dụng kiến thức học Điện tử - Tự động hóa ứng dụng vào thực đề tài Với mục tiêu định chọn đề tài làm luận văn tốt nghiệp cho Trong trình thực đề tài, nhiều thiếu sót kiến thức hạn chế nội dung trình bày báo cáo hiểu biết hướng dẫn thầy Nguyễn Minh Luân thầy Võ Minh Trí Chúng xin cam đoan rằng: Những nội dung trình bày báo cáo luận văn tốt nghiệp chép từ công trình có trước Nếu không thật, xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường Cần Thơ, tháng năm 2015 Sinh viên thực Lê Nhựt Tân Nguyễn Khánh Linh CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình Đại học đề tài nghiên cứu này, cố gắng thân, nhận nhiều giúp đỡ Với hạn chế kiến thức, thiếu kinh nghiệm tài hạn hẹp gặp nhiều khó khăn Để vượt qua tất cả, nhờ quan tâm giúp đỡ, động viên từ phía thầy cô, gia đình bạn bè Đầu tiên xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Minh Luân, thầy Võ Minh Trí tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chỉnh sửa sai sót để hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp Bên cạnh xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô Bộ môn Tự động hóa đặt biệt thầy Cố vấn học tập Nguyễn Văn Khanh định hướng từ vào trường tận tình giảng dạy trang bị cho kiến thức vô quý báu thời gian theo học trường Từ đó, vận dụng kiến thức vào trình thực đề tài Cuối xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình ủng hộ, lo lắng vật chất, tinh thần Xin gởi lời cảm ơn đến tất bạn bè giúp đỡ, động viên thời gian qua Sinh viên thực Lê Nhựt Tân Nguyễn Khánh Linh CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung TÓM TẮT Tự động hóa hoàn toàn lò sấy vấn đề doanh nghiệp, nhà máy chế biến bảo quản nông sản quan tâm Đo độ ẩm nông sản trực tiếp lò sấy giai đoạn quan trọng để góp phần đưa lò sấy vào dây chuyền tự động Trong nước có nhiều máy, thiết bị đo độ ẩm nông sản bán rộng rãi thiết bị đo cầm tay, phải có can thiệp bàn tay người vào trình đo Việc nghiên cứu để thiết kế thiết bị tự động đo độ ẩm nông sản trực tiếp lò sấy giải hết vấn đề Đề tài “Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung” thực nhiều nước giới Có nhiều phương pháp để đo độ ẩm bên hạt như: đo điện dung, điện trở, sóng micro,… Nhưng có phương pháp đo độ ẩm hạt điện dung có độ xác cao thực Việt Nam Qua trình nghiên cứu, đề tài giải vấn đề đặt Thiết kế thành công cảm biến điện dung mạch đọc giá trị cảm biến để chuyển giá trị điện dung thành độ ẩm với độ xác cao (99.47%) khoảng đo từ 10% đến 20% Từ khóa: Cảm biến điện dung, lý thuyết đo lường độ ẩm bên hạt, lấy đỉnh,… ABSTRACT Full automation of rice dryers is a concerned matter of business, processing factories and storage owner of agricultural product Moisture content measured directly in dryers is a very important parameter to contribute to the automated rice production lines Currently a lot of devices or equipment to measure moiture content are easily found in market, but they are such portable measurement devices, need operated by man The study is to design a device that can automatically measure the moisture content of agricultural products which can be applied to drying systems The theme "Survey grain moisture sensor based on capacitive measurement" has been performed in many countries around the world There are many methods to measure the moisture content of grain, such as measured by the capacitance, resistance, micro wave, In this study, the method of measuring grain moisture content by using capacitive pribciple is proposed to use.The study result shows that the designed sensor and its conditioning circuit can measure the rice moisture content with the accuracy of approximately 99.47% within a range from 10 to 20 percent Key words: Capacitive sensors, principle of moisture content measurement, peak detection,… CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN -5 TÓM TẮT -6 MỤC LỤC -7 DANH MỤC KÍ HIỆU 10 DANH MỤC HÌNH 11 DANH MỤC BẢNG - 13 DANH MỤC BIỂU ĐỒ - 14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - 15 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 15 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 16 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI - 16 1.4 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ - 17 1.5 CẤU TRÚC BÀI BÁO CÁO - 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC - 19 2.1 Ý TƯỞNG KHOA HỌC 19 2.2 GIỚI THIỆU VỀ TỤ ĐIỆN 19 2.2.1 Cơ sở lý thuyết 19 2.2.2 Giá trị điện dung tụ điện 19 2.3 CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG 20 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 20 2.3.2 Nguyên lý đo độ ẩm hạt nguyên lý cảm biến điện dung -20 2.4 KHÁI NIỆM ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI CỦA HẠT 21 2.5 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỘ ẨM VÀO BẢO QUẢN HẠT LÚA - 21 2.5.1 Phân loại lúa giống lúa thịt 21 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung 2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lúa bảo quản 21 2.5.3 Những nguyên tắc bảo quản hạt lúa -21 2.5.4 Kiểm tra xử lý cố hạt lúa bảo quản 23 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG 25 3.1 THIẾT KẾ CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG 25 3.1.1 Yêu cầu cảm biến điện dung thiết kế 25 3.1.2 Mô hình thiết kế 25 3.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN - 27 3.2.1 Yêu cầu mạch điện 27 3.2.2 Sơ đồ khối mạch điện chứng minh mối liên quan tần số, tụ điện, điện áp -27 3.2.3 Thiết kế mạch điện chứng minh mối liên quan tần số, tụ điện, điện áp 27 3.2.4 Ý nghĩa mạch -33 3.2.5 Phương pháp thực thí nghiệm 33 3.3 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN - 33 3.3.1 Yêu cầu mạch điện -33 3.2.2 Sơ đồ khối mạch điện 33 3.3.3 Thiết kế thí nghiệm mạch chuyển giá trị điện dung thành giá trị điện áp DC với môi trường điện môi lúa, gạo -33 3.3.4 Sử dụng chức ADC vi điều khiển MSP430G2553 28 chân 36 3.3.5 Ý nghĩa mạch -37 3.3.6 Quá trình thực thí nghiệm -38 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA - 40 4.1 KẾT QUẢ MẠCH THỂ HIỆN MỐI LIÊN QUAN GIỮA TỤ ĐIỆN, ĐIỆN ÁP VÀ TẦN SỐ - 40 4.1.1 Mối liên quan tụ điện điện áp ngõ thay đổi tần số -40 4.1.2 Mối quan hệ tần số biên độ ngõ thay đổi tụ điện -42 4.2 KẾT QUẢ MẠCH VỀ MỐI QUAN HỆ GIỮA GIÁ TRỊ ADC VÀ GIÁ TRỊ ĐỘ ẨM TƯƠNG ỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỘI SUY KỸ THUẬT 43 4.2.1 Kết mối liên hệ giá trị ADC giá trị độ ẩm gạo -43 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung 4.2.2 Kết mối liên hệ giá trị ADC giá trị độ ẩm lúa 46 4.3 Ý NGHĨA - 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 53 Phụ lục A: Giới thiệu MSP430G2553 - 53 Phụ lục B: Mạch LCD 16x2 - 62 Phụ lục C: Thiết kế mạch nguồn đôi 5V - 63 Phụ lục D: Bàn phím hex 64 Phụ lục E: Sơ đồ giải thuật mô hình - 66 Phụ lục F: Chương trình 70 Phụ lục G: Chương trình nhận phím - 71 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung * Thời gian lấy mẫu: Hình 26: Sơ đồ nguyên lý kênh (Ax) ngõ vào ADC Khi bit SAMPCON = 0, tất chân Ax chọn từ ADC10AEx trạng thái trở kháng cao Khi SAMPCON = 1, chân Ax chọn giống lọc thông thấp RC (là lọc giúp loại bỏ nhiễu tần số cao) thời gian Tsample, chân Ax nối với trở Ri tụ Ci Nói chung phải cài đặt thời gian lấy mẫu Tsample điện trở Rs cho: tsample > (Rs +2000) x ln(211) x 27.10-12 tsample > tREFBURST = Sr x VRef – 0.5 us (17) (18) Với : Sr = 1us/V ADC10SR=0 2us/V ADC10SR=1 Vref : Điện áp tham chiếu * Chế độ hoạt động: Nói chung có chế độ hoạt động cho ADC Thay đổi bit CONSEQx (trong ghi ADC10CTL1) để chọn chế độ hoạt động Kết lưu ADC10MEM - Biến đổi kênh: + CONSEQx = 00 + Kênh cần biến đổi ADC chọn từ bit INCHx Bit ADC10SC dùng để kích hoạt biến đổi ENC phải đảo trạng thái sau lần biến đổi - Biến đổi dãy kênh: + CONSEQx = 01 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 58 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung + Biến đổi dãy kênh, bắt đầu kênh chọn INCHx, kết thúc A0 Bit ADC10SC dùng để kích hoạt biến đổi ENC phải đảo trạng thái sau lần biến đổi - Biến đổi kênh lặp lại: + CONSEQx = 10 + Kênh chọn INCHx lấy mẫu biến đổi liên tục - Biến đổi dãy kênh lặp lại: + CONSEQx = 11 + Dãy kênh bắt đầu INCHx kết thúc A0 lấy mẫu biến đổi Khi MSC = CONSEQx > cạnh lên SHI kích hoạt biến đổi Sự biến đổi tiếp tục dãy kênh biến đổi xong trình biến đổi xuất xung cạnh lên tín hiệu kích hoạt SHI Chức bit ENC không thay đổi sử dụng bit MSC * Bộ điều khiển chuyển tiếp liệu DCT: ADC10 có điều khiển chuyển giao liệu (DTC), tự động chuyển kết biến đổi A-D từ ghi ADC10MEM sang nhớ chip DTC cho phép thiết lập ghi ADC10DTC1 có giá trị khác Khi DTC cho phép, ADC10 hoàn thành việc biến đổi lưu kết vào ghi ADC10MEM việc chuyển giao liệu kích hoạt Mỗi DTC yêu cầu CPU MCLK Không sử dụng bus có liệu mà DTC truyền vào để tránh xung đột, nên để CPU ngừng chạy DTC không khởi tạo ADC10 bận Nếu bit ADC10CT thiết lập chế độ DCT không dừng lại sau hoàn thành chuyển giao, mà reset quay lại chuyển đổi chu kỳ Ngược lại DCT dừng sau hoàn tất chu kỳ chuyển đổi * Chế độ chuyển giao khối: Hình 27: Chế độ chuyển giao khối ADC CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 59 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Được kích hoạt bit ADC10TB Reset Giá trị n ADC10TC1 xác định số lượng chuyển giao cho khối Địa bắt đầu khối ghi 16bit ADC10SA Địa kết thúc ADC10SA + 2n – Địa trỏ bên khởi tạo ADC10SA đếm chuyển giao khởi tạo ‘n’ DTC chuyển giao giá trị từ ADC10MEM sang địa trỏ ADC10SA Sau lần chuyển giao địa trỏ tăng đếm giảm DTC tiếp tục chuyển giao từ ADC10MEM đếm giảm xuống băng Khi sử dụng DTC chế độ chuyển giao khối cờ ADC10IFG Set sau khối chuyển giao hoàn thành * Chế độ chuyển giao khối: Hình 28: Chế độ chuyển giao khối ADC Được chọn bit ADC10TB Set Giá trị n ADC10TC1 xác định số chuyển giao khối Địa ghi ADC10SA Địa kết thúc khối ADC10SA + 2n – Dãy địa khối thứ xác định từ SA + 2n đến SA + 4n – Địa trỏ bên khởi tạo ADC10SA đếm chuyển giao khởi tạo ‘n’ DTC chuyển giao giá trị từ ADC10MEM sang địa trỏ ADC10SA Sau lần chuyển giao địa trỏ tăng đếm giảm DTC tiếp tục chuyển giao từ ADC10MEM đếm giảm xuống Ở thời điểm này, khối thứ đầy, cờ ADC10IFG bit ADC10B1 Set DTC tiếp tục với khối Bộ đếm chuyển giao bên tự động nạp lại giá trị n DTC bắt đầu chuyển kết biến đổi từ ADC10MEM sang khối Sau n lần chuyển giao hoàn thành khối đầy Cờ ADC10IFG Set, bit ADC10B1 xóa CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 60 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Bảng chu kỳ thời gian chuyển đổi DCT (ADC) * Ngắt ADC10: Một ngắt véc tơ ngắt ghép với ADC10 Khi DTC không sử dụng (ADC10DTC1= 0), ADC10IFG Set kết biến đổi A-D tải xuống ADC10MEM Khi DTC sử dụng (ADC10DTC1 > 0), ADC10IFG Set chuyển giao khối hoàn thành đếm chuyển giao Nếu hai bit ADC10IE GIE Set, ADC10IFG sinh ngắt yêu cầu Cờ ADC10IFG tự động Reset ngắt yêu cầu trì Reset phần mềm Hình 29: Ngắt ADC10 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 61 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung * Tập ghi: - ADC10 MSP430 có nhiều ghi điều khiển Bảng tập ghi ADC Phụ lục B: Mạch LCD 16x2 Hình 30: Sơ đồ chân LCD 16x2 - Cấu tạo chân LCD 16x2: + Chân nguồn: GND-1 (0V), Vcc-2 (+5V) + Chân liệu: D0-7, D1-8, D2-9, D3-10, D4-11, D5-12, D6-13, D7-14 + Chân điều khiển: CONTR-3 (độ phân giải), RS- (lựa chọn ghi), R/W-5 (đọc viết), E-6 (kích hoạt tín hiệu) + Chân đèn nền: A-15 (LED+), K-16 (LED-) - Kết nối: CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 62 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung + Các chân D4, D5, D6, D7, E, RS LCD kết nối với vi điều khiển MSP430G2553 để điều khiển LCD + LCD 16x2 thiết kế biến trở 20kΩ từ chân CONTR xuống GND để điều chỉnh độ phân giải hình LCD + Chân R/W nối GND để chọn chế độ hiển thị + Chân LED+ nối lên nguồn Vcc thông qua điện trở 330Ω, chân LED- nối GND để bật đèn LCD + Nguồn cấp cho LCD VDC Phụ lục C: Thiết kế mạch nguồn đôi 5V - Sơ đồ mạch: + Nguồn đôi 5V nguồn cung cấp điện áp ±5V + Khối nguồn đôi 5V cấp nguồn cho toàn mạch, mạch nguồn đôi ổn áp hai IC LM7805 tạo nguồn +5V LM7905 tạo nguồn -5V + Điện áp ngõ vào mạch nguồn từ 14V-70V (Vin- - Vin+) [27], [28] Hình 31: Mạch nguồn đôi 5V CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 63 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung - Phần cứng: Hình 32: Phần cứng mạch nguồn đôi 5V Phụ lục D: Bàn phím hex - Khái niệm bàn phím ma trận (hex) 4x4: Khi trạng thái thường trực ngõ mức 1, phím ấn ngõ mức Phím xếp ma trận 4x4 nên có tên gọi khác phím matrix 4x4 Trên ma trận 4x4 dùng có dây mà gắn đến 16 phím Vì vậy, ưu điểm loại bàn phím matrix sử dụng, bàn phím dùng chân I/O mà gắn nhiều phím Các phím đơn sử dụng phím thường gắn chân I/O IC, cảng chân gắn phím Với phím hex (ma trận) 4x4 lập trình dễ dàng, số chân kết nối vi điều khiển tiết kiệm - Phần cứng: Phím ma trận dùng làm ngõ vào cho vi điều khiển để thực công viêc điều khiển tác vụ vi điều khiển chuyển từ chức hiển thị ADC sang chức hiển thị độ ẩm CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 64 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Hình 33: Bàn phím hex 4x4 Hình 34: Sơ đồ mạch phím hex 4x4 CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 65 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Phụ lục E: Sơ đồ giải thuật mô hình Hình 35: Chương trình nhận bàn phím hex CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 66 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Hình 36: Chương trình ADC 10bit CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 67 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Hình 37: Chương trình phím chức CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 68 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Hình 38: Giải thuật chương trình CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 69 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung Phụ lục F: Chương trình #include "MSP430G2553.h" #include "conf_lcd.c" #include "option.c" #include "conf_lcd.h" void conf_clock(void); void ktphim(void); //////////////////////////////////////// void main( void ) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;// Stop watchdog timer to prevent time out reset ADC10CTL0 = SREF_1 + ADC10SHT_1 + REFON + REF2_5V + ADC10ON + ADC10IE;// REF 1.5V, ADC10ON, interrupt enabled //SREF_1-chon VR+=VREF, VREF2_5=0-la VREF+=1.5V ADC10CTL1 = INCH_0; // input A0 ADC10AE0 |= 0x01; // PA.0 ADC option select P3DIR =0xF0; P3REN = 0x0F; P2DIR = 0xFF; P2SEL &=~(BIT6+BIT7); conf_clock(); conf_lcd(1); lcd_clear(); while(1) { ADC10CTL0 |= ENC + ADC10SC; // Sampling and conversion start bis_SR_register(CPUOFF + GIE); // LPM0, ADC10_ISR will force exit checkkey(); ktphim(); } } // -KHOI TAO LCD -void conf_clock(void) { CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 70 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung if (CALBC1_1MHZ ==0xFF || CALDCO_1MHZ == 0xFF) { while(1); // If calibration constants erased // not load, trap CPU!! } DCOCTL = 0; // Select lowest DCOx and MODx settings BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; //calibration clock - (1MHz , 8MHz, 12MHz, or 16MHz) DCOCTL = CALDCO_1MHZ; FCTL2 = FWKEY + FSSEL0 + FN1; // MCLK/3 for Flash Timing Generator } Phụ lục G: Chương trình nhận phím #include "msp430G2553.h" #define read (P3IN & 0x0f) #define read2 (P3IN & 0xf0) int scan_code[4]={0x10,0x20,0x40,0x80}; int keyin[4]={0x08,0x04,0x02,0x01}; int key[4][4]={'E','B',0,'A','M',9,8,7,'D',6,5,4,'U',3,2,1}; unsigned char c=0,r=0,i,j,data; //////////////////////////////////////////////////////////////// unsigned char checkkey() { P3OUT = (0xF0&scan_code[0]); // delay_cycles(5000); data=10; for(j=0;j[...]... 2.3.2 Nguyên lý đo độ ẩm hạt bằng nguyên lý cảm biến điện dung - Đo bằng nguyên lý cảm biến điện dung: Khi độ ẩm hạt thay đổi (môi trường điện môi là hạt) thì giá trị điện dung cũng thay đổi theo - Từ công thức (2.1) ta cần chú ý: Với phương pháp đo bằng nguyên lý cảm biến điện dung thì S và d phải luôn luôn là một giá trị khổng đổi để đảm bảo độ chính xác  là môi trường điện môi của hạt cần đo,  luôn... nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung CHƯƠNG 3: NỘI DUNG 3.1 THIẾT KẾ CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG 3.1.1 Yêu cầu của cảm biến điện dung được thiết kế * Đối với môi trường điện môi là lúa, gạo - Tụ điện phải có giá trị điện dung nhỏ hơn 100pF - Khoảng cách hai bản cực phải tương thích với diện tích của bản cực để giá trị điện dung có giá trị nhỏ hơn 100pF * Từ lý thuyết về tụ điện, cảm biến. .. nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung Hình 4: Mô hình thực tế đề tài nghiên cứu CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 26 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung 3.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 1 3.2.1 Yêu cầu của mạch điện 1 - Yêu cầu đặc ra là làm thế nào để xác định được giá trị điện dung. .. tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung 1µF = 1000nF 1nF = 1000pF 2.3 CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG 2.3.1 Cơ sở lý thuyết - Dựa vào lý thuyết về tụ điện chúng tôi thiết kế một cảm biến điện dung gồm hai bản cực bằng kim loại đồng được áo một lớp chì mỏng để chống oxi hóa - Giữa 2 bản cực cách nhau bằng một vật liệu cách điện gọi là điện môi Môi trường điện môi ở đây là lúa,... tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung DANH MỤC KÍ HIỆU Kí hiệu Giải thích Đơn vị tính C Tụ điện F S Diện tích mặt phẳng tụ điện m2 RH Độ ẩm % d Khoảng cách 2 bản cực m F Đơn vị điện dung % Giá trị phần trăm kHz Đơn vị tần số Vcc Nguồn điện V Mức điện áp chuẩn ( 0V ) V GND F Đơn vị tính giá trị điện dung nF Đơn vị tính giá trị điện dung pF Đơn vị tính giá trị điện dung ... khi độ ẩm hạt thay đổi - Dùng cảm biến điện dung đo giá trị độ ẩm của lúa, gạo…ta xác đinh được giá trị điện dung C - Khi xác định được C trong khoảng từ 0pF đến 100pF ta sử dụng mạch chuyển đổi giá trị điện dung thành điện áp DC để xử lý CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 20 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý. .. Vin (osc)  C x C0 (3.11) Trong đó: - Cx: Là cảm biến điện dung (tụ điện cần đo giá trị điện dung) - C0: Là tụ điện chuẩn CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 31 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung Hình 11: Mạch thí nghiệm chuyển giá trị điện dung ra giá trị điện áp DC ... khiển ẩm độ chưa có Sản phẩm đo độ ẩm hiện nay chỉ là những thiết bị cầm tay, thô sơ chưa thể tích hợp vào lò sấy để giải quyết được những vấn đề tự động hóa mà người nông dân, nhà sản xuất, chế biến lúa, gạo trăn trở - Tình hình ngoài nước: Hiện nay, trên thế giới máy đo độ ẩm trong hạt lúa phát triển mạnh mẽ với một số nguyên lý đo cơ bản: Đo bằng điện dung [5], bằng microwave [6] hay đo bằng điện. .. dừng lại ở việc khảo sát và phân tích cảm biến điện dung và các mạch chuyển đổi giá trị điện dung thành giá trị điện áp CBHD: ThS Nguyễn Minh Luân, TS Võ Minh Trí 16 Đề tài: Luận văn tốt nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung 1.4 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ * Để thực hiện đề tài nhóm thực hiện đã tiến hành qua các công đo n sau: - Lập... nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt bằng nguyên lý điện dung 3.2.4 Ý nghĩa mạch 1 - Biết được mối liên quan giữa giá trị điện dung và giá trị điện áp ngõ ra khi thay đổi tần số là cở sở quan trọng cho việc thiết kế mạch dao động - Biết được mối liên quan giữa tần số và giá trị điện dung là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế hai bản cực chuẩn cho tụ điện và là cở sở quan trọng cho việc thiết kế cảm biến ... nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung LỜI CAM ĐOAN Đề tài Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung với mong muốn tìm hiểu nguyên lý cảm biến điện dung ứng dụng đo độ. .. nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * KẾT LUẬN - Đề tài Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung đạt yêu cầu đề xác định giá trị điện dung. .. nghiệp Khảo sát cảm biến đo ẩm độ hạt nguyên lý điện dung CHƯƠNG 3: NỘI DUNG 3.1 THIẾT KẾ CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG 3.1.1 Yêu cầu cảm biến điện dung thiết kế * Đối với môi trường điện môi lúa, gạo - Tụ điện