Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị lcd
Đồ án I LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, bên cạnh nỗ lực thân, không kể đến bảo tận tình góp ý hướng dẫn kiến thức kĩ thuật cô Lan Hương thầy Trần Hanh Tuy nhiên, kiến thức thực tế hạn chế nên thiết kế nhiều thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý thầy cô bạn bè để thiết kế em hoàn thiện Một lần chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô tận tình bảo, giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án Nhóm đồ án Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD LỜI GIỚI THIỆU Bước vào học kì này, với kiến thức có kì học trước môn vi xử lý, điện tử số, kĩ thuật đo lường, điện tử tương tự… làm hành trang Tuy nhiên kiến thức cần thực hành thực tế Đồ án I giúp chúng em tiếp xúc kiến thức học cách trực tiếp Chúng em nhận đề tài: “Đo áp suất sensor MPX5100 hiển thị LCD” Việc sử dụng sensor với đầu đạt chuẩn điện áp – 5V mà không cần qua khuếch đại điện áp trở nên dễ dàng với sensor thông minh Sensor MSP5100 số Đồ án thực với toán cần thiết nhà máy xí nghiệp sản xuất để đảm bảo tính an toàn cho người máy móc hoạt động bình thường Nhóm có thành viên phần việc phân chia sau : Nguyễn Xuân Ánh Nguyễn Thế Đức : tìm hiểu Atmel Mega 16, lập trình mô mạch Proteus Đặng Việt Hùng Vũ Trọng Bằng : Vẽ mạch nguyên lý, mạch in làm mạch thật Vũ Trọng Bằng : tổng hợp ý kiến thành viên hoàn thành báo cáo Đây bước đầu tập dượt giúp chúng em có kinh nghiệm làm thực tế cho công việc học tập công tác sau Nhóm đồ án Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Nhận xét giáo viên hướng dẫn …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………… Nhận xét giáo viên chấm đồ án …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………… Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Tìm hiểu áp suất phương pháp đo áp suất Trong công nghiệp luyện kim sử dụng nhiều thiết bị thủy khí khí nén, để hệ thống làm việc bình thường phải kiểm tra đo áp suất cách liên tục, áp suất chất lỏng,khí,hơi vượt qua giới hạn định ảnh hưởng xấu đến hoạt động thiết bị, chí làm hỏng nổ bình chứa, đường ống dẫn gây nguy hiểm thiệt hại nghiêm trọng.Bởi việc đo áp suất có ý nghĩa lớn việc đảm bảo an toàn cho thiết bị việc điều khiển kiểm tra hoạt động máy móc thiết bị có chất lưu I Áp suất Áp suất đại lượng vật lý thể cường độ thành phần lực tác động vuông góc lên đơn vị diện tích: p= đó: dF:lực tác động (N) dS:diện tích chịu tác động (m) Trong trường hợp chất lưu không chuyển động,áp suất chất lưu áp suất tĩnh trọng lượng chất lưu áp suất khí tác dụng lên mặt thoáng chất lưu p + gh Trong đó: : áp suất khí khối lượng riêng chất lưu g: gia tốc trọng trường Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic h:khoảng cách từ điểm khảo sát đến mặt thoáng tiếp xúc với khí Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Trong trường hợp chất lưu chuyển động,áp suất gồm hai thành phần áp suất tĩnh ( ) áp suất động ( ) p= + = v vận tốc chuyển động chất lưu Các phương pháp đo áp suất Ở sử dụng sensor MPX4250 sensor dùng nguyên lý đàn hồi nên ta xét tập trung vào phương pháp sử dụng nguyên lý Các phương pháp khác nêu mang tính chất tham khảo 2.1.Áp kế dùng dịch thể a.Vi áp kế kiểu phao b.Vi áp kế kiểu chuông c.Vi áp kế kiểu bù d.Áp kế kiểu vành khuyên 2.2 Áp kế kiểu đàn hồi Nguyên lý chung loại dựa sở đo biến dạng đàn hồi phần tử biến dạng nhạy cảm với tác dụng áp suất Các phần tử biến dạng thường dùng lò xo,màng mỏng,ống trụ kiểu đèn xếp a.áp kế kiểu lò xo b.áp kế kiểu màng : phần tử có cấu tạo màng mỏng chia làm loại màng đàn hồi màng dẻo Khi áp suất tác động lên màng làm biến dạng.Biến dạng màng hàm phi tuyến áp suất tùy thuộc điểm khảo sát.Với màng mỏng độ phi tuyến lớn độ võng lớn, thường sử dụng phạm vi hẹp độ dịch chuyển màng Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD a.màng phẳng b.màng uốn nếp Hình độ võng màng phẳng tác dụng áp suất lên màng theo công thức: (1- ) Màng uốn nếp có đặc tính phi tuyến nhỏ màng phẳng nên sử dụng độ võng lớn màng phẳng Độ võng tâm màng uốn nếp xác định theo công thức: a= + = a,b hệ số phụ thuộc hình dạng bề dày màng Khi đo áp suất nhỏ người ta dùng màng dẻo hình tròn phẳng uốn nếp,chế tạo từ vải tẩm cao su.trong số trường hợp người ta dùng màng dẻo tâm cứng,khi tâm màng kẹp cứng hai kim loại Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Đối với màng dẻo thường,lực di chuyển tạo nên từ tâm màng xác định bởi: N= D đường kính ổ đỡ màng Đối với màng dẻo tâm cứng,lực di chuyển tạo nên từ tâm màng xác định bởi: N= d đường kính màng đĩa cứng Cảm biến thông minh Các loại cảm biến thông minh thường có chuyển đổi chuẩn hóa (CĐCH) làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện sau cảm biến thành tín hiệu chuẩn thường điện áp - 5V – 10V dòng 0-20mA hay 420mA Giữa cảm biến chuyển đổi A/D vào uP tín hiệu thiết phải qua CĐCH cho khoảng đo đại lượng đo tương ứng với tín hiệu chuyển đổi chuẩn hóa Các CĐCH phục vụ riêng cho loại cảm biến đặt trước MUX hay cho nhóm cảm biến giống loại khoảng đo đặt sau MUX Khi qua CĐCH tín hiệu biến đổi tỷ lệ, tín hiệu x nằm khoảng X1- X2 tín hiệu y phải nằm khoảng – Y Đặc tính CĐCH thường tuyến tính, tức có dạng : y= y0 + kx Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Dưới ví dụ chuẩn hóa tín hiệu chiều: Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD II Lựa chọn linh kiện Trong phạm vi yêu cầu đồ án mà chúng em thực hiện, chúng em sử dụng sensor MPX5100 chip ATmega16 trình mô Khi thiết kế mạch thật điều kiện không cho phép nhóm phải thay sensor biến trở lý kinh tế tìm kiếm linh kiện thay Việc lựa chọn chip xử lý dòng AVR phổ biến, thông dụng, dễ lập trình, giá hợp lý Tìm hiểu sensor MPX5100: MPX-5100 thiết kế từ nguyên khối silicon, thiết kế cho phạm vi rộng rãi ứng dụng Người sử dụng ghép nối với vi điều khiển đầu vào cho A/D Bộ thiết kế tiến tiến với màng mỏng metallization, lưỡng cực để cung cấp tín hiệu tương tự với độ xác cao tỉ lệ với áp lực đặt vào Sơ đồ khối mạch tích hợp chip cảm biến áp suất unibody Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Sơ đồ khối mạch tích hợp chip cảm biến Small Outline Bảng 1: Đặc điểm hoạt động Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic F1: Mối quan hệ tín hiệua với áp lực đầu vào nhiệt độ 0-850 10 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic F2: Nguồn cấp tín hiệu F3 : Mặt cắt loại cảm biến F4: Sai số nhiệt độ.( MPX5100D/MPX5100G/MPXV5100G Series) Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 11 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD F5: Mức sai số cho phép F6: Kích thước chân phục vụ cho làm mạch Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 12 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 13 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Tìm hiểu chip vi xử lý ATMEGA16: Hình ảnh Atmel mega 16 sơ đồ chân: Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 14 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Atmega16 vi điều khiển CMOS bit tiêu thụ điện thấp dựa kiến trúc RISC Reduced Instruction Set Computer Với công nghệ cho phép lệnh thực thi chu kì xung nhịp, tốc độ xử lý liệu đạt đến triệu lệnh giây tần số Mhz Vi điều khiển cho phép người thiết kế tối ưu hoá chế độ tiêu thụ lượng mà đảm bảo tốc độ xử lí Atmega16 có tập lệnh phong phú số lượng với 32 ghi làm việc đa Toàn 32 ghi nối trực tiếp với ALU (Arithmetic Logic Unit), cho phép truy cập ghi độc lập chu kì xung nhịp Kiến trúc đạt có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC (Complex Intruction Set Computer) thông thường Khi sử dụng vi điều khiển Atmega16, có nhiều phần mềm dùng để lập trình nhiều ngôn ngữ khác là: Trình dịch Assembly AVR studio Atmel, Trình dịch C win AVR, CodeVisionAVR C, ICCAVR C - CMPPILER GNU… Trình dịch C nhiều người dụng đánh giá tương đối mạnh, dễ tiếp cận người bắt đầu tìm hiểu AVR, trình dịch CodeVisionAVR C Phần mềm hỗ trợ nhiều ứng dụng có nhiều hàm có sẵn nên việc lập trình tốt Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 15 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD III Các bước tiến hành tính toán thuật toán Yêu cầu đồ án Đồ án: thực đo áp suất hiển thị kết đo Giải toán Đồ án chia làm phần: 2.1 Đo áp suất Việc đo áp suất sử dụng sensor MPX5100 dòng sensor thông minh Việc tìm hiểu sensor trình bày phân Sensor chuẩn hóa áp với mức điện áp nêu từ 0.2-4.9V tương ứng với mức áp suất từ 0-100 kPa 2.2 Hiển thị LCD Tín hiệu từ sensor đưa đến vi xử lý (Atmelmega16) Việc lựa chọn nhóm sử dụng vi xử lý có tích hợp sẵn chuyển đổi ADC Tín hiệu analog từ sensor chuyển sang tín hiệu số Tín hiệu vi xử lý xử lý gửi tín hiệu hình LCD Atmel 16 có sẵn chuyển đổi ADC 10bit - Tính toán bước nhảy đơn vị: n =0.00488 với việc thực thay đổi 1kPa Lcd thay đổi đơn vị ADC 10bit hoàn toàn phù hợp Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 16 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD Sơ đồ mạch nguyên lý mạch in IV Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 17 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD V Kết luận Với kiến thức thu nhận từ giảng dạy tận tình thầy cô cố gắng thành viên nhóm, chúng em hoàn thành đồ án giao Khi thực đồ án, phải giải toán thực tế, chúng em thấy phần khó khăn công việc sau làm việc Đồ án giúp chúng em có kinh nghiệm để trau dồi cho thân cho kì học sau Một lần em xin cảm ơn cô Lan Hương thầy Trần Hanh giúp chúng em hoàn thành công việc Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 18 Đồ án 1- Đo áp suất MXP5100 hiển thị LCD [...]... toán và thuật toán 1 Yêu cầu đồ án Đồ án: thực hiện đo áp suất và hiển thị kết quả đo 2 Giải quyết bài toán Đồ án được chia làm 2 phần: 2.1 Đo áp suất Việc đo áp suất sử dụng sensor MPX5100 là dòng sensor thông minh Việc tìm hiểu sensor này đã được trình bày ở phân trên Sensor được chuẩn hóa áp ra với mức điện áp ra đã nêu ở trên là từ 0.2-4.9V tương ứng với mức áp suất từ 0-100 kPa 2.2 Hiển thị LCD. .. Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 12 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 13 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD 2 Tìm hiểu chip vi xử lý ATMEGA16: Hình ảnh của Atmel mega 16 và sơ đồ chân: Formatted: Font: (Default) Times New Roman,... lý và gửi tín hiệu ra màn hình LCD Atmel 16 có sẵn một bộ chuyển đổi ADC 10bit - Tính toán bước nhảy đơn vị: n =0.00488 với việc thực hiện cứ thay đổi 1kPa thì Lcd thay đổi 1 đơn vị thì ADC 10bit là hoàn toàn phù hợp Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 16 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD. .. New Roman, 14 pt, Italic 14 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD Atmega16 là bộ vi điều khiển CMOS 8 bit tiêu thụ điện năng thấp dựa trên kiến trúc RISC Reduced Instruction Set Computer Với công nghệ này cho phép các lệnh thực thi chỉ trong một chu kì xung nhịp, vì thế tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt đến 1 triệu lệnh trên giây ở tần số 1 Mhz Vi điều khiển này cho phép người thiết kế có thể... người dụng và đánh giá tương đối mạnh, dễ tiếp cận đối với những người bắt đầu tìm hiểu AVR, đó là trình dịch CodeVisionAVR C Phần mềm này hỗ trợ nhiều ứng dụng và có nhiều hàm có sẵn nên việc lập trình tốt hơn Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 15 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD III Các... áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD Sơ đồ mạch nguyên lý và mạch in IV 3 Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 17 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD V Kết luận Với những kiến thức thu nhận được từ sự giảng dạy tận tình của các thầy cô và sự cố gắng của các thành viên trong nhóm, chúng em đã... để trau dồi cho bản thân cho những kì học tiếp theo và sau này Một lần nữa em xin được cảm ơn cô Lan Hương và thầy Trần Hanh đã giúp chúng em hoàn thành công việc của mình Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 18 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD ...F2: Nguồn cấp và tín hiệu ra F3 : Mặt cắt của 2 loại cảm biến F4: Sai số do nhiệt độ.( MPX5100D/MPX5100G/MPXV5100G Series) Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic Formatted: Right Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt, Italic 11 Đồ án 1- Đo áp suất bằng MXP5100 và hiển thị LCD F5: Mức sai số cho phép F6: Kích thước chân phục vụ... nối trực tiếp với ALU (Arithmetic Logic Unit), cho phép truy cập 2 thanh ghi độc lập bằng một chu kì xung nhịp Kiến trúc đạt được có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC (Complex Intruction Set Computer) thông thường Khi sử dụng vi điều khiển Atmega16, có rất nhiều phần mềm được dùng để lập trình bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau đó là: Trình dịch Assembly như AVR studio của Atmel, Trình