xây dựng mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN S K C 0 9 MÃ SỐ: SV06-2009 S KC 0 1 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN MÃ SỐ: SV2009-06 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ: LÊ TRỌNG NGHĨA NGƯỜI THAM GIA: TRẦN TẤN NGUYỆN ĐƠN VỊ: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP HỒ CHÍ MINH 02 – 2010 LỜI CẢM ƠN Chúng em kính gửi lời cám ơn thầy cô Khoa Điện – Điện tử giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này, đặc biệt thầy Ngô Văn Thuyên giúp đỡ chúng em chúng em thực đề tài Chúng em xin chân thành cám ơn phòng Quản lý Khoa Học thầy cô ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài Cám ơn bạn giúp đỡ nhóm để hoàn thành đề tài Mặc dù đề tài hoàn thành số sai sót, kính mong quý thầy cô bạn đóng góp ý kiến để đề tài sau hoàn thiện tốt Chúng em xin chân thành cám ơn Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Trọng Nghĩa Trần Tấn Nguyện Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên MỤC LỤC Trang TÓM TẮT ĐỀ TÀI PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Trên giới 2 Trong nước III NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI Việc thu thập lưu trữ liệu thu thập Giá thành thí nghiệm cao PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III NỘI DUNG Tổng quan hệ thu thập liệu điều khiển Data Acquisition and Control 1.1 Giới thiệu hệ DAQ 1.2 Cấu hình hệ DAQ 1.2.1 Vào/ tập trung 1.2.2 Vào/phân tán 1.2.3 Các thu thập liệu điều khiền độc lập phân tán 1.2.4 Các thiết bị theo chuẩn IEEE-488 Giao tiếp hệ DAQ & máy tính Cổng truyền thông máy tính (cổng COM) 2.2 Chuẩn giao tiếp RS-232 2.3 Chuẩn giao tiếp RS-485 Cảm biến 10 3.1 Khái niệm loại cảm biến 10 3.2 Các loại cảm biến sử dụng đề tài 10 3.2.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 10 3.2.2 Cảm biến lực Loadcell 11 PIC 11 4.1 Tổng quan PIC 11 4.2 Một số thông số PIC 18F452 11 4.3 Sơ đồ khối PIC 18F452 12 Mô hình hệ thống thu thập liệu điều khiển 13 5.1 Phần cứng 13 5.1.1 Nguồn cung cấp 13 5.1.2 Phần xử lý tín hiệu 13 5.1.3 Giao tiếp với máy tính 15 5.2 Phần mềm 16 5.2.1 Lưu đồ giải thuật chương trình xử lý tín hiệu PIC 16 5.2.2 Lưu đồ giải thuật chương trình hiển thị, lưu kết quả, vẽ đồ thị giao diện Visual Basic 17 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên V KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 18 Tính khoa học 18 Khả triển khai ứng dụng vào thực tế 19 Hiệu kinh tế - xã hội 19 PHẦN 3: KẾT LUẬN 19 I KẾT LUẬN 11 II ĐỀ NGHỊ 20 PHẦN PHỤ LỤC 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên TÓM TẮT ĐỀ TÀI Mục tiêu đề tài thiết kế chế tạo mô hình thu thập liệu điều khiển có khả thu thập lưu trữ liệu từ cảm biến Đề tài thi công mô hình vào/ra phân tán hệ DAQ mà tiêu biểu phát số Mô hình thu thập liệu gồm: ▪ Module mạch nguồn cung cấp điện cho tất thiết bị ▪ Module đo nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt độ LM 35 ▪ Module đo lực sử dụng Loadcell ▪ Module chuyển đổi ADC tính toán kết thu thập từ cảm biến sử dụng chip vi xử lý PIC ▪ Module giao tiếp với máy tính, sử dụng mạch chuyển đổi RS 232 sang RS 485 ngược lại Tín hiệu sau chuyển đổi từ cảm biến khuyếch đại truyền tới chip vi xử lý PIC để thực chuyển đổi ADC Tín hiệu sau xử lý xong truyền sử dụng chuẩn RS-485 Sau đó, sử dụng mạch chuyển đổi RS 232 RS-485 để giao tiếp với máy tính Phần giao tiếp với máy tính sử dụng chương trình Visual Basic để thiết kế giao diện hiển thị kết quả, vẽ đồ thị lưu trữ liệu dạng bảng Excel từ kết đo Sơ đồ nguyên lý: Module xử lý tín hiệu  Khuyếch đại Vi xử lý ADC LM35 Khuyếch đại Vi xử lý ADC Loadcell RS 232 RS 485 RS 485 Computer Hiển thị kết Vẽ đồ thị Lưu trữ liệu dạng bàng Excel Module xử lý tín hiệu Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Để giải vấn đề sống thường ngày khoa học kỹ thuật công nghiệp, việc đo lường, thu thập liệu đại lượng vật lý cần thiết Ví dụ đời sống ngày: nướng bánh, chế biến thức ăn cần phải đo nhiệt độ lò nhiệt, Trong khoa học, kỹ thuật: dự báo thời tiết cần biết nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí, hướng gió tốc độ gió,… Trong công nghiệp: việc thu thập liệu điện phụ tải phục vụ cho việc điều khiển giám sát hệ thống điện, cần điều khiển động quay tốc độ định sẵn cần đo tốc quay thời động cơ; đóng gói sản phẩm cần đo trọng lượng sản phẩm bao bì; Với phát triển khoa học kỹ thuật nay, hầu hết đại lượng vật lý đo lường thông qua thiết bị gọi cảm biến Cảm biến thiết bị đo lường đại lượng vật lý chuyển đổi thành tín hiệu mà tín hiệu đọc thiết bị khác Ví dụ: nhiệt kế thủy ngân chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành giãn nở thủy ngân, giãn nở đọc ống thủy tinh cân chỉnh; thermocouple (cặp nhiệt ngẫu) chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành điện áp mà điện áp đọc Vôn kế Tín hiệu từ cảm biến là: tín hiệu cơ, tín hiệu điện Nhưng phổ biến tín hiệu điện tín hiệu điện dễ dàng hiển thị, lưu trữ Với đa dạng cảm biến vậy, phòng thực tập thiếu thiết bị vừa đọc tín hiệu từ cảm biến truyền về, vừa lưu trữ, xử lý liệu đọc máy tính Vì việc nghiên cứu chế tạo thiết bị đọc tín hiệu từ cảm biến, vừa lưu trữ liệu đọc được, có kích thước nhỏ gọn giá hợp lý cần thiết I ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ▪ Cảm biến nhiệt độ LM35 LOADCELL ▪ Chip PIC 18F452 ▪ Giao tiếp với máy tính II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC Có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến việc thu thập liệu điều khiển, liệt kê hết số công trình, sản phẩm tiêu biểu: Trên giới ▪ PSI-PHO2-U Series of Portable Sensor Interfaces giá £225.00, sản phẩm EAInstruments Ltd, thiết bị gọn nhẹ dùng để kết nối loại cảm biến điện hóa với máy tính, sử dụng kèm với phần mềm chuyên dụng Thông tin thêm: http://www.eainstruments.com/Products/PSI/PSI.htm ▪ Các thiết bị thu thập liệu hãng: National Instruments,… Thông tin thêm tại: http://www.ni.com/dataacquisition/ Trong nƣớc ▪ “Thiết kế phát triển thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm điểm sương”, Kỹ sư Phan Minh Tân, Viện công nghệ thông tin ▪ “Hệ thống giám sát điều khiển từ xa”, sản phẩm công ty Elcom Thông tin thêm: http://www.elcom.com.vn/tabid/1334/Default.aspx Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên III NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI Việc thu thập lƣu trữ liệu thu thập đƣợc Dữ liệu thu thập từ cảm biến xử lý tức thời mà không lưu trữ thành file lưu trữ thiết bị lưu trữ cho việc xử lý liệu sau Giá thành thí nghiệm cao Vì thiết bị đo lường, thu thập xử lý liệu nên đòi hỏi phải có phần mềm chuyên nghiệp để điều khiển quản lý, giá thành thường cao Mô hình chế tạo chủ yếu để cung cấp kiến thức thu thập liệu điều khiển cho sinh viên trình học tập PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI ▪ Tìm hiểu đặc tính, nguyên lý hoạt động hệ thu thập liệu điều khiển, cảm biến ▪ Nghiên cứu sử dụng PIC vào thu thập xử lý liệu ▪ Chế tạo thiết bị thu thập liệu giao tiếp với máy tính phần mềm Visual Basic II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thực nghiệm, chế tạo thiết bị mẫu III NỘI DUNG Tổng quan hệ thu thập liệu điều khiển Data Acquisition and Control 1.1 Giới thiệu hệ DAQ Thu thập liệu (Data Acquisition) trình mà tín hiệu vật lý từ giới thực chuyển thành tín hiệu điện để đo lường chuyển sang tín hiệu số cho trình xử lý, phân tích lưu trữ máy tính Trong hầu hết ứng dụng, hệ thống thu thập liệu (Data Acquisition System) thiết kế để thu thập liệu mà có chức điều khiển Vì vậy, nói hệ DAQ thường hàm ý có chức điều khiển (Data Acquisition and Control) Các thành phần hệ DAQ Hình 1.1 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hình 1.1 Các thành phần hệ DAQ a Khối chuyển đổi cảm biến (Transducers): gồm thiết bị (cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, loadcell…) dùng để chuyển đổi tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện b Dây nối cáp truyền thông (Field wiring) Dây nối: liên kết ngõ chuyển đổi/cảm biến đến phần cứng khối xử lý tín hiệu từ khối xử lý tín hiệu đến PC khối xử lý tín hiệu xa PC Nếu phần cứng khối xử lý tín hệu cách xa PC chuẩn truyền tín hiệu RS-232 RS- 485 sử dụng cáp truyền thông Đây thành phần dễ chịu ảnh hưởng nhiễu bên ngoài, cần quan tâm đến vấn đề chống nhiễu c Khối xử lý tín hiệu (Signal conditioning): chuyển tín hiệu từ đầu cảm biến sang dạng thích hợp, chấp nhận phần cứng khối thu thập liệu, đặc biệt chuyển đổi A/D Nhiệm vụ khối là: lọc, khuyếch đại, tuyến tính hoá, cách ly, kích thích d Phần cứng thu thập liệu (Data acquition hardware): Phần cứng thu thập liệu tồn nhiều hình thức khác từ nhiều nhà sản xuất, là: Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên card giao tiếp mở rộng (plug-in expansion bus board), intelligent stand-alone loggers and controllers định cấu hình, quan sát điều khiển từ máy tính qua RS-232 hoạt động độc lập, thiết bị độc lập từ xa điều khiển định cấu hình từ máy tính qua chuẩn IEEE-4888 Chức khối gồm: ▪ Chuyển tín hiệu tương tự sang dạng số để hiển thị, lưu trữ phân tích ▪ Đọc vào tín hiệu số chứa thông tin trình hệ thống ▪ Chuyển tín hiệu số từ PC sang tín hiệu điều khiển để điều khiển hệ thống hay trình ▪ Xuất tín hiệu điều khiển dạng số e Phần mềm thu thập liệu (Data acquition software) thường có lựa chọn: ▪ Đọc xuất liệu trực tiếp dùng: assembly, ngôn ngữ như: pascal, C, visual basic,… ▪ Dùng driver kèm với phần cứng cung cấp nhà sản xuất ▪ Dùng gói phần mền ứng dụng cung cấp kèm với phần cứng thu thập liệu để thực tất nhiệm vụ yêu cầu cho ứng dụng cụ thể f Host computer (PC): ảnh hưởng lớn đến tốc độ thu thập xử lý liệu 1.2 Cấu hình hệ DAQ Các cấu hình thông dụng hệ DAQ: ▪ Vào/ra tập trung với PC ▪ Vào/ra phân tán ▪ Các thu thập liệu điều khiển độc lập phân tán ▪ Các thiết bị theo chuẩn IEEE-488 1.2.1 Vào/ tập trung (Hình 1.2) Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên - Phù hợp với ứng dụng nhà - Giá thành thấp - Hoạt động điện áp 4V đến 30V - Sai số tuyến tính ±0.250C - Trở kháng ngõ thấp, 0.1Ω cho 1mA tải Sơ đồ đo: Hình 3.1 Sơ đồ đo LM35 Công thức chuyển đổi: Vout = 0.01t 0C (V) Hình 3.2 Cảm biến nhiệt độ LM35 3.2.2 Cảm biến lực Loadcell Đặc tính:  Loadcell loại KAM hãng Dyna-Mess  Khối lượng tối đa: 20 Kg  Độ nhạy 1mV/V PIC 4.1 Tổng quan PIC PIC viết tắt “Programable Intelligent Computer”, dịch “máy tính thông minh khả trình” hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển họ: PIC1650 thiết kế để dùng làm thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển sau nghiên cứu phát triển thêm từ hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày Các kí hiệu vi điều khiển PIC: PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit, PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit, PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit Có thể sử dụng mạch nạp cung cấp nhà sản xuất hãng Microchip như: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II Có thể dùng sản phẩm để nạp cho vi điều khiển khác thông qua chương trình MPLAB 4.2 Một số thông số PIC 18F452 Các đặc tính PIC bao gồm: ▪ CPU 16 bit, xây dựng theo cấu trức Harvard có sửa đổi ▪ Bộ nhớ flash ROM tuỳ chọn từ 25 byte đến 256 Kbyte 11 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Timer 8/16 bit Chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ/không đồng USART Các chuyển đổi ADC 10 bit Các so sánh điện áp Các khối Capture/Compare/PWM Hỗ trợ giao tiếp LCD MSSP Peripheral dùng cho giao tiếp PC, SPI I2S Bộ nhớ nội EEPROM xoá/ghi lên tới triệu lần Khối điều khiển động cơ, đọc encoder Hỗ trợ giao tiếp USB Hỗ trợ điều khiển Ethernet Hỗ trợ giao tiếp CAN 4.3 Sơ đồ khối PIC 18F452 Hình 4.1 Sơ đồ khối PIC18F452 12 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Mô hình hệ thống thu thập liệu điều khiển 5.1 Phần cứng Mô hình hệ thống thu thập liệu điều khiển gồm phần sau: ▪ Nguồn cung cấp ▪ Phần xử lý tín hiệu ▪ Phần giao tiếp với máy tính 5.1.1 Nguồn cung cấp Thiết bị sử dụng nguồn từ mạch ổn áp dùng IC Vì chip PIC 18F452 hoạt động với điện áp nguồn 5V nên cần phải có mạch ổn áp 5V Mạch ổn áp sử dụng đề tài mạch ổn áp dùng IC LM7805, với điện áp ngõ 5V, dòng tối đa 1A Để chống nhiễu, nguồn cấp cho IC gắn tụ bypass Sơ đồ khối: Nguồn 220VAC Biến áp Mạch ổn áp Cung cấp điện cho thiết bị Hình 5.1 Sơ đồ khối mạch nguồn Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn: Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 5.1.2 Phần xử lý tín hiệu Đối với đề tài này, có loại tín hiệu khác từ loại cảm biến LM35 Loadcell Tín hiệu LM35 tín hiệu điện áp so với GND 13 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Tín hiệu Loadcell tín hiệu điện áp vi sai Chip PIC 18F452 có ADC 10 bit, nên cần phải thiết kế phần cứng cho linh hoạt xử lý tín hiệu Sơ đồ nguyên lý: Module xử lý tín hiệu  Khuyếch đại Vi xử lý ADC LM35 Khuyếch đại Vi xử lý ADC Loadcell RS 232 RS 485 RS 485 Computer Module xử lý tín hiệu Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý phần xử lý tín hiệu giao tiếp với PC Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại cho LM35 Tín hiệu ngõ cảm biến LM35 kết nối với thiết bị qua Jack J1 Chân (IN+) J1 dùng để tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, chân (Ground), chân cấp nguồn cho cảm biến Tín hiệu sau khuyếch đại truyền Jack J Jack J3 có nhiệm vụ kết nối với PIC để chuyển đổi ADC Jack J4 cung cấp nguồn cho Opamp Hình 5.4 Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại cho LM35 14 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại cho Loadcell Tín hiệu Loadcell tín hiệu điện áp vi sai Sử dụng mạch khuyếch đại vi sai để khuyếch đại tín hiệu ngõ Loadcell Chân X1-2 X1-3 cấp nguồn 5V cho Loadcell Chân X1-1 X1-4 dùng để kết nối với ngõ vi sai Loadcell.Tín hiệu sau khuyếch đại đưa Jack J1 kết nối với PIC để chuyển đổi ADC Hình 5.5 Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại cho Loadcell 5.1.3 Giao tiếp với máy tính Vì máy tính thường chuẩn RS-485 nên muốn sử dụng cho việc giao tiếp cần phải có chuyển đổi RS-232 sang RS-485 ngược lại Hình 5.6 Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi RS-232 RS-485 15 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên 5.2 Phần mềm 5.2.1 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình xử lý tín hiệu PIC Begin Nhận tín hiệu từ Sensor Kiểm tra “a” or “b” b a Chọn kênh Chọn kênh Chuyển đổi ADC Chuyển đổi ADC Tính toán nhiệt độ END Tính toán khối lượng END Hình 5.7 Lưu đồ giải thuật chương trình xử lý tín hiệu PIC 16 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên 5.2.5 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình hiển thị, lƣu kết quả, vẽ đồ thị giao diện Visual Basic Begin Nhận tín hiệu từ cổng COM Chọn kênh đo Kênh Kênh Đo khối lượng Đo nhiệt độ Hiển thị kết Hiển thị kết Vẽ đồ thị Vẽ đồ thị Lưu liệu Lưu liệu END END Hình 5.8 Lưu đồ giải thuật chương trình Visual Basic 17 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC Tính khoa học Sau gần năm tìm hiểu nghiên cứu, nhóm hoàn thành công trình đạt kết sau: ▪ Nguyên lý hoạt động cách đo loại cảm biến thông dụng ▪ Thi công mạch nạp cho chip ▪ Cấu tạo nguyên lý hoạt động PIC18F452 ▪ Thiết kế mạch thu thập liệu cho loại cảm biến ▪ Hoàn thành chương trình giao tiếp máy tính với thiết bị ▪ Đóng gói sản phẩm dạng module Hình 5.9 Hiển thị kết vẽ đồ thị giao diện Visual Basic 18 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hình 5.10 Lưu trữ liệu thu thập Excel Khả triển khai ứng dụng vào thực tế Sản phẩm công trình nghiên cứu thiết bị có tính năng: ▪ Có thể đọc tín hiệu từ cảm biến LM35 Loadcell ▪ Có thể giao tiếp lưu trữ tín hiệu thu máy tính ▪ Kích thước: nhỏ, gọn ▪ Ứng dụng: Khi sử dụng thiết bị với cảm biến thích hợp, đo, thu thập hiển thị liệu mong muốn Sản phẩm sử dụng thực tập sinh viên chuyên ngành Hiệu kinh tế - xã hội ▪ Giá thành sản phẩm thấp ▪ Dễ sử dụng ▪ Có thể dùng làm phương tiện thực tập cho sinh viên PHẦN 3: KẾT LUẬN I KẾT LUẬN Qua gần năm nghiên cứu đề tài, dù thời gian dài phải học môn học lớp chúng em cố gắng hoàn thành đề tài thời gian quy định đạt kết sau: ▪ Ôn lại thực hành kiến thức học mà có liên quan tới đề tài 19 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hiểu biết cách sử dụng loại cảm biến sử dụng đề tài Chế tạo thiết bị thu thập lưu trữ liệu từ cảm biến Phát triển kỹ làm việc theo nhóm Ngoài kết đạt chúng em gặp số khó khăn: Vì loại IC sử dụng đề tài chúng em không học lớp, nên việc tìm hiểu IC sử dụng ngôn ngữ lập trình C hạn chế Thời gian làm đề tài trùng với thời gian học lớp, thực tập tốt nghiệp, thực tập sư phạm, luận văn tốt nghiệp nên việc xếp thời gian khó II ĐỀ NGHỊ Nghiên cứu số điểm chưa hoàn thành, sau số đề nghị để phát triển nghiên cứu sau này: ▪ Thiết kế thiết bị cho người sử dụng đo cảm biến lưu trữ liệu độc lập thẻ nhớ SD, không cần thiết phải thường xuyên giao tiếp với máy tính ▪ Thiết kế thiết bị giao tiếp với máy tính từ xa thông qua thiết bị modem, sóng radio để: thu thập, xử lý, hiển thị lưu trữ liệu đo từ cảm biến 20 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên PHẦN PHỤ LỤC Chƣơng trình C cho PIC #include #device*=16 ADC=10 #fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,NOBROWNOUT #use delay(clock=4000000) #use rs232(baud=9600, parity=N,xmit=PIN_C6, rcv=PIN_C7,bits=8) void ADC_Init(void); void slect_chanel1(char m); void slect_chanel2(char n); int32 tam=0; int a = 0; int b; int c = 1; int d = 0; int e; int f = 1; int i; int32 tmp; int32 volt; void main() { ADC_Init(); while(1) { ////////////////////////////////////// ///////////cam bien 1//////////////// //////////////////////////////////// tro_ve: if (a == 0) { b = getc(); if (b == 'a') { a = 1; c = 0; f = 1; d = 0; } } if (c == 0) { slect_chanel1(i); } ////////////////////////////////////// 21 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên ///////////cam bien 2//////////////// ///////////////////////////////////// if (d == 0) { e = getc(); if (e == 'b') { d = 1; f = 0; c = 1; a = 0; } } if (f == 0) { slect_chanel2(i); } /////////////END///////////////////// } } void ADC_Init(void) { setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_2); setup_adc_ports(ALL_ANALOG); delay_ms(10); } void slect_chanel1(char m) { set_tris_a(0x01); set_adc_channel(0); tmp = read_adc(); //READ ADC volt=(5000*tmp)/1024; //CONVERTION ADC >VOLT tam = volt/100; tam = tam*30; volt = tam; tam = volt/1000; putc(tam+0x30); volt = volt%1000; tam = volt/100; putc(tam+0x30); volt=volt%100; tam = volt/10; putc(tam+0x30); putc(','); volt=volt%10; putc(volt+0x30); 22 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên } void slect_chanel2(char n) { set_tris_a(0x02); set_adc_channel(1); tmp = read_adc(); //READ ADC volt=(5000*tmp)/1024; //CONVERTION ADC >VOLT tam = volt/100; tam = tam*4; volt = tam; tam = volt/1000; putc(tam+0x30); volt = volt%1000; tam = volt/100; putc(tam+0x30); putc(','); volt=volt%100; tam = volt/10; putc(tam+0x30); volt=volt%10; putc(volt+0x30); } 23 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoa Điện – Điện tử, Giáo trình đo lường không điện, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2005 Ngô diên Tập Đo lường điều khiển máy tính, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2000 Trần Văn Sư Truyền số liệu mạng thông tin số, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM, 2005 24 S K L 0 [...]... và I2S Bộ nhớ nội EEPROM có thể xoá/ghi lên tới 1 triệu lần Khối điều khiển động cơ, đọc encoder Hỗ trợ giao tiếp USB Hỗ trợ điều khiển Ethernet Hỗ trợ giao tiếp CAN 4.3 Sơ đồ khối của PIC 18F452 Hình 4.1 Sơ đồ khối của PIC18F452 12 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên 5 Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển 5.1 Phần cứng Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và. .. kết nối liên tục với máy tính Hình 1.4 Sử dụng PCMCIA để nhập dữ liệu từ bộ thu thập dữ liệu độc lập Hình 1.5 Sơ đồ bộ thu thập dữ liệu độc giao tiếp nối tiếp RS-232 7 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hình 1.6 Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu phân tán 1.2.4 Các thiết bị theo chuẩn IEEE-488 Hình 1.7 Cấu trúc hệ GPIB thông dụng GPIB (General Purpose Interface Bus) là chuẩn.. .Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hình 1.2 Cấu hình vào/ra tập trung ▪ Các mạch vào/ra tập trung được cắm trực tiếp vào máy tính qua các bus mở rộng ▪ Đặc điểm: nhỏ, gọn, tốc độ thu thập dữ liệu và điều khiển nhanh nhất, chi phí thấp ▪ Thường được sử dụng trong các ứng dụng mà PC ở gần cảm biến và cơ cấu chấp hành 1.2.2 Vào/phân tán (Hình 1.3) Hình 1.3 Cấu hình vào/ra... ▪ Thiết kế được mạch thu thập dữ liệu cho 2 loại cảm biến ▪ Hoàn thành chương trình giao tiếp bằng máy tính với thiết bị ▪ Đóng gói sản phẩm dưới dạng module Hình 5.9 Hiển thị kết quả và vẽ đồ thị trên giao diện Visual Basic 18 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hình 5.10 Lưu trữ dữ liệu thu thập được trên Excel 2 Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tế Sản phẩm của... END Hình 5.7 Lưu đồ giải thu t chương trình xử lý tín hiệu trên PIC 16 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên 5.2.5 Lƣu đồ giải thu t chƣơng trình hiển thị, lƣu kết quả, và vẽ đồ thị trên giao diện Visual Basic Begin Nhận tín hiệu từ cổng COM Chọn kênh đo Kênh 2 Kênh 1 Đo khối lượng Đo nhiệt độ Hiển thị kết quả Hiển thị kết quả Vẽ đồ thị Vẽ đồ thị Lưu dữ liệu Lưu dữ liệu. .. dài và còn phải học những môn học trên lớp nhưng chúng em đã cố gắng hoàn thành đề tài đúng thời gian quy định và đã đạt được những kết quả sau: ▪ Ôn lại và thực hành những kiến thức đã học mà có liên quan tới đề tài 19 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Hiểu được và biết cách sử dụng các loại cảm biến sử dụng trong đề tài Chế tạo được thiết bị thu thập và. .. đo được một cảm biến bất kỳ và lưu trữ dữ liệu độc lập trên thẻ nhớ SD, không cần thiết phải thường xuyên giao tiếp với máy tính ▪ Thiết kế thiết bị có thể giao tiếp được với máy tính từ xa thông qua các thiết bị như modem, sóng radio để: thu thập, xử lý, hiển thị và lưu trữ dữ liệu đo được từ các cảm biến 20 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên PHẦN PHỤ LỤC Chƣơng trình... putc(tam+0x30); volt=volt%10; putc(volt+0x30); } 23 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Khoa Điện – Điện tử, Giáo trình đo lường không điện, Đại học Sư phạm Kỹ thu t TP.HCM, 2005 2 Ngô diên Tập Đo lường và điều khiển bằng máy tính, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thu t, 2000 3 Trần Văn Sư Truyền số liệu và mạng thông tin số, Nhà xuất bản Đại học quốc gia... bộ thu thập dữ liệu và điều khiền độc lập hoặc phân tán (Intelligent stand-alone loggers and controllers) Tương tự như vào/ra phân tán với các bộ xử lý tín hiệu thông minh, có thể điều khiển và định cấu hình từ máy tính, đồng thời có thể hoạt động độc lập mà không cần PC Điều này rất có lợi khi phải đặt các bộ thu thập dữ liệu ở xa hoặc các ứng dụng không cho phép kết nối liên tục với máy tính Hình. .. cách này trở nên quá nhỏ khi có nhiều hệ thống điều khiển 2.3 Chuẩn giao tiếp RS-485 9 Xây dựng mô hình hệ thống TTDL và điều khiển GVHD: TS Ngô Văn Thuyên Là mở rộng của chuẩn RS-422, đường truyền 2 dây, bán song công, cân bằng và giao tiếp nhiều điểm (multi drop) RS-485 có thể truyền tin cậy đến khoảng cách 1200m, với tốc độ lên đến 10Mbps và cho phép đến 32 bộ thu phát ghép trên cùng đường truyền