Chuyên Đề Tốt Nghiệp Kiểm Soát Nhiệt Độ Bể Ươm Thủy Sản

Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Chuyên đề: KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ BỂ ƯƠM THỦY SẢN GVHD:Nhữ Khải Hoàn SVTT: Phạm Đức Dương MSSV: 50130270 Lớp: 50DDT Nha Trang, tháng 06 năm 2015 LỜI MỞ ĐẦU Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Hiện nay, ngành kỹ thuật điện- điện tử tiến bộ,phát triển không ngừng ứng dụng tất mặt đời sống Đặc biệt thiết bị điện tử sử dụng rộng rãi khắp ứng dụng điều khiển ,đo lường tự động hóa… Một ứng dụng quan trọng sử dụng Vi Điều Khiển để đo lường điều khiển Kết hợp với loại cảm biến, ứng dụng đo lường Vi Điều Khiển không giới hạn đại lượng điện mà mở rộng tín hiệu điện Sử dụng Vi Điều Khiển thu thập đại lượng cần đo dễ dàng hơn, xử lý đại lượng đưa kết thực nhiệm vụ mong muốn Được quan tâm hướng dẫn thầy Nhữ Khải Hoàn tạo điều kiện cho em làm đề tài Do em xa trường lâu kiến thức chuyên không nhiều nên rong trình làm chuyên đề tốt nghiệp sơ sài không áp dụng nhiều kiến thức chuyên môn mà thầy cô hướng dẫn hạn chế thời gian, tài liệu trình độ có hạn nên em đào sâu nghiên cứu để chuyên đề sâu sắc đậm chất chuyên môn Em mong thông cảm đóng góp ý kiến thầy để chuyên đề tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Điện-Điện tử, đặc biệt thầy Nhữ Khải Hoàn giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề MỤC LỤC 1.1 1.2 1.3 1.4 Tầm quan trọng Gía trị ngành thủy sản Tầm quan trọng vấn đề kiểm soát nhiệt độ Ảnh hưởng nhiệt độ thủy sản Ngưỡng nhiệt độ thủy sản Trang 5 6 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Thiết kế hệ thống chung 2.1 Thiết kế môi trường kho chứa bể ươm để có môi trường nhiệt độ phù hợp 2.2 Thiết kế hệ thống quản lý nhiệt độ bể ươm thủy sản 2.2.2 Thu thập nhiệt độ 2.2.3 Xử lý liệu điều khiển 2.2.4 Hệ thống ổn định nhiệt độ 2.2.4.1 Làm nóng 2.2.4.2 Làm lạnh 2.2.5 Truyền nhận liệu, xử lý máy tính Thiết kế hệ thống quản lý, ổn định nhiệt độ 3.1 Tổng quan hệ thống 3.2 Thực hệ thống 3.2.1 Cảm biến nhiệt độ sử dụng NTC 3.2.1.1 Nguyên lý 3.2.1.2 Đặc tính ứng dụng 3.2.2 Vi xử lý điều khiển PIC 16F877 3.2.2.1 Đặc điểm 3.2.2.2 Chức chân 3.2.2.3 Tổ chức nhớ 3.2.2.4 Cổng vào 3.2.2.5 Các Timer chip 3.2.2.6 Bộ chuyển đổi tương tự sang số 3.2.2.7 Các ngắt PIC16F877 3.2.3 Module LCD QC1602a 3.2.3.1 Giới thiệu LCD 3.2.3.2 Cơ chế hoạt động điều khiển hiển thị LCD 3.2.4 Hệ thống công tắc tơ, role 3.2.4.1 Khái niệm 3.2.4.2 Nguyên lý hoạt động 3.2.4.3 Các thông số chủ yếu công tắc tơ 3.2.4.4 Ứng dụng công tắc tơ 3.2.5 Hệ thống làm nóng – lạnh 3.2.6 Truyền nhận liệu – Giao tiếp với máy tính sử dụng UART VDK 3.3 Hệ thống thực 3.3.1 Thiết kế bo mạch 3.3.1.1 Bộ ổn áp tạo áo 5v chuẩn để cấp cho toàn mạch 3.3.1.2 VXL LCD 3.3.1.3 Mạch phân áp dựa vào cảm biến nhiệt độ môi trường 3.3.1.4 Hệ thống công tắc, nút nhấn điều khiển 3.3.1.5 Hệ thống công tắc tơ, role điều khiển làm nóng, lạnh 3.3.1.6 Giao tiếp với máy tính 3.3.2 Viết chương trình Trang 7 7 8 8 11 11 11 11 13 14 14 15 15 18 21 24 26 27 27 27 28 29 29 30 31 32 32 33 36 36 36 37 37 38 39 40 42 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản 3.3.2.1 3.3.2.2 Viết chương trình cho VXL PIC16F877 Viết chương trình cho phần mềm máy tính Tầm quan trọng 1.1 Giá trị ngành thủy sản Trang SVTT: Phạm Đức Dương 42 47 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Theo Tạp chí Cộng sản điện tử, tổng sản phẩm nước (GDP) năm 2014 ước tính tăng 5,98% so với năm 2013, quý I tăng 5,06%; quý II tăng 5,34%; quý III tăng 6,07%; quý IV tăng 6,96% Mức tăng trưởng năm cao mức tăng 5,25% năm 2012 mức tăng 5,42% năm 2013 cho thấy dấu hiệu tích cực kinh tế Trong mức tăng 5,98% toàn kinh tế, khu vực nông, lâm nghiệp thủy sản tăng 3,49%, cao mức 2,64% năm 2013, đóng góp 0,61 điểm phần trăm vào mức tăng chung; khu vực công nghiệp xây dựng tăng 7,14%, cao nhiều mức tăng 5,43% năm trước, đóng góp 2,75 điểm phần trăm; khu vực dịch vụ tăng 5,96%, đóng góp 2,62 điểm phần trăm Trong khu vực nông, lâm nghiệp thủy sản, ngành nông nghiệp tăng thấp mức 2,60% quy mô khu vực lớn (Khoảng 74%) nên đóng góp 0,35 điểm phần trăm Trong khu vực công nghiệp xây dựng, ngành công nghiệp tăng 7,15% so với năm trước, công nghiệp chế biến, chế tạo có chuyển biến tích cực với mức tăng cao 8,45%, cao nhiều so với mức tăng số năm trước (Năm 2012 tăng 5,80%; năm 2013 tăng 7,44%), đóng góp đáng kể vào tốc độ tăng khu vực II góp phần quan trọng vào mức tăng trưởng chung Trong khu vực dịch vụ, đóng góp số ngành có tỷ trọng lớn vào mức tăng trưởng chung sau: Bán buôn bán lẻ chiếm tỷ trọng lớn nhất, đạt mức tăng 6,62% so với năm 2013, đóng góp 0,91 điểm phần trăm; hoạt động tài chính, ngân hàng bảo hiểm tăng 5,88%; hoạt động kinh doanh bất động sản cải thiện với mức tăng 2,85%, cao mức tăng 2,17% năm trước Về cấu kinh tế, khu vực nông, lâm nghiệp thủy sản chiếm tỷ trọng 18,12%; khu vực công nghiệp xây dựng chiếm 38,50%; khu vực dịch vụ chiếm 43,38% (Cơ cấu tương ứng năm 2013 là: 18,38%; 38,31%; 43,31%) Sản lượng thuỷ sản năm 2014 ước tính đạt 6332,5 nghìn tấn, tăng 5,2% so với năm trước, cá đạt 4571 nghìn tấn, tăng 4,5%; tôm đạt 790,5 nghìn tấn, tăng 9,3% Sản lượng thuỷ sản nuôi trồng năm ước tính đạt 3413,3 nghìn tấn, tăng 6,1% so với năm trước, cá 2449,1 nghìn tấn, tăng 4,1%; tôm 631,5 nghìn tấn, tăng 12,7% Sản lượng tôm nuôi tăng mạnh chủ yếu tôm thẻ chân trắng tăng cao, đạt 349 nghìn tấn, tăng 36,3% so với năm trước Sản lượng thủy sản khai thác năm ước tính đạt 2919,2 nghìn tấn, tăng 4,1% so với năm trước, khai thác biển đạt 2711,1 nghìn tấn, tăng 4% Theo Tổng cục Thống kê, ước tính giá trị sản xuất thủy sản năm 2014 (tính theo giá so sánh 2010) ước đạt gần 188 nghìn tỷ đồng, tăng 6,5% so với kỳ năm ngoái Trong đó, giá trị nuôi trồng thủy sản ước đạt 115 nghìn tỷ đồng giá trị khai thác thủy sản ước đạt 73 nghìn tỷ đồng Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Có thể thấy ngành thủy sản chiếm phần không nhỏ kinh tế Việt Nam 1.2 Tầm quan trọng vấn đề kiểm soát nhiệt độ Ngoài điều kiện nồng độ oxi,photpho,ph,mức độ ô nhiễm,vi khuẩn… nhiệt độ điều kiện quan trọng cho thủy sản phát triển 1.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy sản: Giống người cần không khí lành để sống, thủy sản cần môi trường sống có chất lượng tốt để phát triển Thủy sản phát triển môi trường có nhiều chất độc, thiếu oxy nhiệt độ biến động Vì vậy, trì chất lượng nước cần thiết để nuôi thủy sản thành công 1.2.2 Ngưỡng nhiệt độ thủy sản: Cá, tôm loài biến nhiệt, thân nhiệt thay đổi theo nhiệt độ môi trường Nhiệt độ nóng lạnh, chúng ăn, chậm lớn Nhiệt độ thích hợp cho cá tôm vùng nhiệt đới nằm khoảng 25 – 320C, nhiên cá chịu nhiệt độ khoảng 20 – 350C Nhiệt độ tùy vào giống thủy sản mà ta ương,có khả tùy vào chu kì phát triển Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Thiết kế hệ thống chung 2.1 Thiết kế môi trường kho, lán chứa, bể ươm để có môi trường nhiệt độ phù hợp 2.1.1 Kho, lán chứa Cần quan tâm tới vấn đề địa hình, hướng, độ cao vòm mái, độ cao góc để nhiệt độ thay đổi không ảnh hưởng mạnh nhanh tới bể • Kho, lán cần đảm bảo yêu cầu chống chịu với nhiệt độ thay đổi - Mùa lạnh chống gió lạnh, gió lùa, làm nhiệt bể - Mùa nóng chống nắng nóng làm nhiệt độ bể tăng cao • Đảm bảo kho, lán thoáng khí, tạo điều kiện cho hệ thống giữ nhiệt cho bể hoạt động 2.1.2 Bể chứa Kho lán thiết kế để chống lại thay đổi đột ngột môi trường nên bể nuôi có thay đổi nhiệt độ chậm so với nhiệt độ môi trường bên • Vật liệu làm bể không nên dùng vật liệu có trao đổi nhiệt nhanh bể nhôm, nên dùng bể bê tông, bể kính chịu lực nhiệt… để nhiệt độ nước thay đổi so với môi trường • Hệ thống dẫn lọc, tạo oxi, thay nước: Các trình làm ảnh hưởng trực tiếp tới nhiệt độ bể nuôi - Lọc nước, tạo oxi: Hệ thống có phạm vi bể, làm lưu thông nước, khuấy nước tạo oxi… qua trình này, nhiệt độ nước thay đổi nhanh trao đổi nhiệt thường xuyên với môi trường - Thay nước: Quá trình quản lí không tốt thay đổi hoàn toàn môi trường sống thủy sản Bể chứa nước dự phòng để thay nước nên thết kế để có môi trường nước, nhiệt độ, thành phần gần nước bể cá để thay không ảnh hưởng lớn đến mội trường nước bể nuôi, trình nên diễn từ từ Nhiệt độ nước bể nuôi bể nước chứa chênh lệch nhiều thay làm thay đổi nhiệt độ bể nuôi cách nhanh chóng, nên cần có phương án thay nước cho hợp lý • Ngoài cần hệ thống quản lý khối tạo vi khuẩn, cân nito, photpho, pH… để đảm bảo môi trường nước thuận lợi cho thủy sản phát triển 2.2 Thiết kế hệ thống quản lý nhiệt độ bể ươm thủy sản 2.2.1 Thu thập nhiệt độ Để quản lý tốt hệ thống nhiệt độ kho, lán chứa, bể chứa, cần có hệ thống cảm biến thay đổi môi trường ngoài, môi trường kho, lán môi trường bể để từ tổng hợp có biện pháp khắc phục, thích ứng kịp thời với thay đổi Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương 2.2.2 Xử lý liệu điều khiển • Tùy theo mục đích nuôi trồng thủy hải sản mà có chế độ, phương án điều khiển khác cho phù hợp với môi trường sống chúng • Khối có nhiệm vụ tổng hợp, theo dõi thay đổi môi trường thông qua cảm biến nhiệt độ hiển thị, báo hiệu nhiệt độ môi trường ngoài, lán, kho, bể • Khi thu thập biết chênh lênh nhiệt độ, lúc ta thay đổi, điều chỉnh để nhiệt độ đạt mức yêu cầu phù hợp với mục đích ươm trồng - Điều khiển nhiệt độ yêu cầu tay: Khi báo thấy thay đổi môi trường từ xử lý, người chủ chủ động thực thao tác làm cân nhiệt cho kho, lán, bể - Điều khiển nhiệt độ tự động: Khi nhận thấy thay đổi nhiệt độ, xử lý tự động có chế, chế độ yêu cầu thiết bị tham gia vào trình cân nhiệt độ khởi động nhằm đạt mục đích nhiệt độ mà người chủ cài đặt để phù hợp hướng đối tượng thủy sản 2.2.3 Hệ thống ổn định nhiệt độ Tùy vùng, mùa mà nhiệt độ môi trường khác nên có phương án cân nhiệt khác để phù hợp với điều kiện 2.2.3.1 Làm nóng Mùa đông lạnh, mùa gió lùa, gió lạnh: Nhiệt độ môi trường xuống thấp Các cảm biến nhiệt độ báo thay đổi xử lí, xử lí chế độ tự động có phương án để tránh nhiệt cho kho, lán, bể • Thay đổi cấu trúc hệ thống kho, lán điều khiển cửa chắn gió nhằm làm giảm trình trao đổi nhiệt với môi trường • Điều khiển hệ thống làm nóng nước bể để bù nhiệt làm cân nhiệt bể, sử dụng đèn chiếu sáng sưởi ấm gián tiếp làm nóng nước trực tiếp hệ thống tạo nhiệt nước, điều quan trong cách phải đảm bảo nước luân chuyển liên tục tránh tình trạng nhiệt độ bể không đồng vấn đề cách điện, rò rỉ điện phải đảm bảo để an toàn cho thủy sản 2.2.3.2 Làm lạnh Mùa hè, nóng: Nhiệt độ môi trường tăng lên cao, cảm biến báo về, xử lí nhận thông tin nhiệt độ môi trường vượt qua ngưỡng cho phép bắt đầu chế độ làm lạnh, mát Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • Tiến hành thay đổi cấu trúc hệ thống kho lán: Điều khiển cửa thông gió giúp kho, lán thông thoáng, điều khiện hệ thống quạt gió làm mát, hệ thống làm lạnh không khí nhằm giảm nhiệt độ kho, lán tới mức yêu cầu • Điều khiển hệ thống làm lạnh bể để cân nhiệt độ nước nhằm tránh nước nóng Có thể sử dụng quạt gió phía bể, phương pháp có khả làm giảm nhiệt xuống vài độ, áp dụng cho vùng nhiệt độ k nóng, nhiên làm nước bốc nhanh làm thường xuyên tụt mức nước bể Phương pháp làm lạnh trực tiếp nước bể, hệ thông rút nhiệt bể để thải môi trường ngoài, làm lạnh khí ga, nito dẫn qua ống đồng… 2.2.4 Hệ thống cảnh báo, truyền nhận liệu, xử lý máy tính 2.2.4.1 Hệ thống cảnh báo Đây hệ thống quan để kiểm soát toàn trình cân nhiệt Nhiệt độ cao hay thấp, thiết bị điều khiển có hoạt động hay không hoạt động, toàn hệ thống có hoạt động trơn tru hay gặp lỗi, tất phát tín hiệu cảnh báo để có biện pháp khắc phục tránh tình trạng hệ thống hoạt động mà không hiệu gây lãng phí 2.2.4.2 Hệ thống truyền nhận liệu, xử lý máy tính Đây hệ thống giúp người chủ quản lí, theo dõi sát có biện pháp nhanh, hiệu trường hợp Người chủ điều khiển thiết bị, thay đổi hệ thống xử lí mà không cần phải tới kho, lán để thao tác tay thay đổi hệ thống xử lí • Bộ truyền nhận liệu chuyển thông tin mà xử lí tổng hợp sau thu thập liệu, điều khiển hệ thống tới cho máy tính qua dạng giao tiếp hiển thị hình máy tính Đồng thời người chủ thay đổi thông số, cấu trúc hình máy tính truyền thay đổi tới cho xử lí để thay đổi cách hoạt động, cách điều khiển hệ thống khác cho phù hợp với môi trường người chủ mong muốn • Phương pháp truyền liệu xử máy tính: Các phương pháp ứng dụng nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhiều điều kiện kinh tế khác người chủ - Không dây: Phương pháp cho phép kết nối điều khiển từ xa, có khả không hạn chế khoảng cách tùy vào phương thức sử dụng, tầm gần bluetooth, xa qua wifi, tiếp tới sau truyền qua internet - Có dây: Phương pháp cho phép điều khiển tầm gần qua dây,hạn chế khoảng cách lại hiệu kinh tế thi công,có thể dùng phương thức Trang Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương giao tiếp qua cổng : usb, lpt com, chuẩn mà vi xử lí giao tiếp với máy tính Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ bể ươm trồng thủy sản 3.1 Tổng quan hệ thống Trang 10 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương phải “thống nhất” khoảng thời dành cho bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải cài đặt trước, tốc độ gọi tốc độ Baud Theo định nghĩa, tốc độ baud số bit truyền giây Ví dụ tốc độ baud đặt 19200 thời gian dành cho bit truyền 1/19200 ~ 52.083us • Frame (khung truyền): Do truyền thông nối tiếp mà nối tiếp không đồng dễ sai lệch liệu, trình truyền thông theo kiểu phải tuân theo số quy cách định Bên cạnh tốc độ baud, khung truyền yếu tốc quan trọng tạo nên thành công truyền nhận Khung truyền bao gồm quy định số bit lần truyền, bit “báo” bit Start bit Stop, bit kiểm tra Parity, số lượng bit data quy định khung truyền Hình ví dụ khung truyền theo UART, khung truyền bắt đầu start bit, bit data, sau bit parity dùng kiểm tra liệu cuối bits stop • Start bit: Start bit truyền frame truyền, bit có chức báo cho thiết bị nhận biết có gói liệu truyền tới Ở module USART PIC, đường truyền trạng thái cao nghỉ (Idle), chip PIC muốn thực việc truyền liệu gởi bit start cách “kéo” đường truyền xuống mức Như vậy, với PIC bit start mang giá trị có giá trị điện áp 0V (với chuẩn RS232 giá trị điện áp bit start ngược lại) start bit bắt buộc phải có khung truyền • Data: Data hay liệu cần truyền thông tin mà cần gởi nhận Data không thiết phải gói bit, với PIC bạn quy định số lượng bit data 5, 6, 7, (tương tự cho hầu hết thiết bị hỗ trợ UART khác) Trong truyền thông nối tiếp UART, bit có ảnh hưởng nhỏ (LSB – Least Significant Bit, bit bên phải) data truyền trước cuối bit có ảnh hưởng lớn (MSB – Most Significant Bit, bit bên trái) Parity bit: parity bit dùng kiểm tra liệu truyền không (một cách tương đối) Có loại parity parity chẵn (even parity) parity lẻ (odd parity) Parity chẵn nghĩa số lượng số liệu bao gồm bit parity số chẵn Ngược lại tổng số lượng số parity lẻ số lẻ Ví dụ, liệu bạn 10111011 nhị phân, có tất số liệu này, parity chẵn dùng, bit parity mang giá trị để đảm bảo tổng số số chẵn (6 số 1) Nếu parity lẻ yêu cầu giá trị parity bit Hình mô tả ví dụ với parity chẵn sử dụng Parity bit bit bắt buộc loại bit khỏi khung truyền (các ví dụ không dùng bit parity) Trang 36 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • Stop bits: stop bits bit báo cho thiết bị nhận gói liệu gởi xong Sau nhận stop bits, thiết bị nhận tiến hành kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính xác liệu Stop bits bits bắt buộc xuất khung truyền, PIC USART bits (Trong thiết bị khác Stop bits 2.5 bits) Trong ví dụ hình 1, có stop bits dùng cho khung truyền Giá trị stop bit giá trị nghỉ (Idle) ngược với giá trị start bit, giá trị stop bit PIC mức cao (5V) Để hiển thị thông tin, điều khiển hệ thống sau VDK máy tính bắt tay với cần lập trình phần mềm hướng đối tượng, đối tượng viết chương trình cho đối tượng 3.3 Hệ thống thực 3.3.1 Thiết kế bo mạch 3.3.1.1 Bộ ổn áp tạo áp 5v chuẩn để cấp cho toàn mạch • Sử dụng IC ổn áp tuyến tính 7805 để có vout VCC 5v,đầu vào có khả sử dụng nguồn từ 8-15v hợp lý • Sau mạch ổn áp 7805 hoạt động tốt, đèn led báo hiệu Vcc có đòng thời Vcc cấp cho khối LCD, VXL, tạo xung reset, cấp cho mạch phân áp cảm biến nhiệt, hệ thống role, công tắc điều khiển… 3.3.1.2 VXL LCD Trang 37 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • VCC cấp nguồn cho VXL qua pin 11 32 • VCC cấp cho mạch reset cho VXL R4 C1 qua pin • VCC cấp nguồn cho LCD qua pin đồng thời cấp cho biến trở pin 15 để thay đổi độ sáng độ tương phản module LCD • Kết nối VXL LCD - chân điều khiển LCD1, LCD2, LCD3 (RS, R/W, EN) LCD nối với D0, D1, D4 VXL - Sử dụng đường để truyền data VXL LCD: LCD4, LCD5, LCD6, LCD7 tương ứng với pin 11, 12, 13, 14 LCD pin 15 (C0), 16 (C1), 17 (C2), 18 (C3) VXL 3.3.1.3 Mạch phân áp dựa vào cảm biến nhiệt độ môi trường • Mạch sử dụng hai cảm biến NTC, hai chân cảm biến nối vào pin 1-2, pin cấp sẵn nguồn Vcc 5v, kết hợp với điện trở R3, lúc Trang 38 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương tạo thành cầu phân áp Tùy vào nhiệt độ môi trường mà NTC có giá trị điện trở khác tạo điện áp thay đổi cầu phân áp gọi (cb1) để báo pin số (A0) VXL 3.3.1.4 Hệ thống công tắc, nút nhấn điều khiển Tùy vào mục đích hướng tới đối tượng mà ta sử dụng nút nhấn để thay đổi, chuyển đổi thông tin điều khiển VXL, số lượng cách hoạt động phụ thuộc vào yêu cầu thiết kế Ở ta đơn giản sử dụng hệ thống nút nhấn để làm thay đổi giá trị nhiệt độ đặt sẵn, tức giá trị nhiệt độ mà hệ thống làm cân nhiệt nhiệt độ Nhiệt độ đặt phụ thuộc vào mục đich thủy sản mà người chủ muốn ươm trồng Hệ thống cấp nguồn VCC 5v tức mức cao, ta nhấn nút sw1-sw4 kéo lệnh từ mức cao 5v xuống mức thấp 0v Quá trình thay đổi trạng thái báo VXL qua pin 35 (B2) , 36 (B3), 37 (B4), 38 (B5) VXL sau nhận thấy thay đổi thực yêu cầu mà người điều khiển định sẵn Ở ta sử dụng sw1 để tăng nhiệt độ đặt sw2 để giảm nhiệt độ đặt 3.3.1.5 Hệ thống công tắc tơ, role điều khiển làm nóng, lạnh • Hệ thống role cấp sẵn VCC 5v chờ, VXL nhận thấy đáp ứng yêu cầu cảu người quản lý điều khiển dập mass hệ thống role này, tức Trang 39 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương chuyển trạng thái xuống mass để cuộn dây role hoạt động để đóng mở tiếp điểm role • Ở VXL nhận thấy nhiệt độ bể cao điều khiển pin 24 xuống mass, tức kéo tín hiệu rl1 xuống mas, lúc cuộn dây RL1 thông mạch kéo tiếp điểm RL1 hoạt động • Khi VXL nhận thấy nhiệt độ bể thấp điều khiển pin 23 xuống mass, tức kéo tín hiệu rl2 xuống mas,lúc cuộn dây RL2 thông mạch kéo tiếp điểm RL2 hoạt động • Khi tiếp điểm RL1 RL2 điều khiển đóng mở, ta lợi dụng tiếp điểm để điều khiển đảo chiều 5v-mass thành mass-5v, việc điều khiển sò peltier làm nóng làm lạnh 3.3.1.6 Giao tiếp với máy tính Trang 40 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương 3.3.1.6.1 Phần cứng Cần đường, Vcc, Mas chân để truyền, nhận liệu tx rx, pin tx rx nối pin 25 (C6) pin 26 (C7) VXL pin tx, rx modul chuyển uart sang COM nhằm giao tiếp với máy tính qua chương trình viết 3.3.1.6.2 Phần mềm Trang 41 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Sử dụng phần mềm Microsoft Visual Studio để lập trình phần mềm thể giao tiếp truyền nhận diệu VXL máy tính qua cổng COM với nội dung đơn giản là: • Chọn cổng COM để kết nối: Do máy tính có nhiều cổng nên cần phải lựa chọn cổng mà sử dụng • Thể nhiệt độ bể, tức nhiệt độ mà hệ thống thu thập nhiệt độ cảm biến • Thể nhiệt độ mà người quản lí yêu cầu, nhiệt độ có khả tùy chỉnh ta thao tác mạch nhấn sw1, sw2 • Khi kết nối thành công với VXL, nhận liệu từ VXL truyền tới thể nhiệt độ đặt nhiệt độ cảm biến VXL • Các thao tác tăng giảm nhiệt độ phần mềm gửi tới VXL để thay đổi giá trị 3.3.2 Viết chương trình 3.3.2.1 Chương trình cho VXL PIC 16f877 3.3.2.1.1 Hàm main.h • #include Trang 42 bỏ thêm thư viện tập lệnh ic Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • #device ADC=10 khai báo chế độ lấy mẫu adc(analog convert digial) = 10bit=1024 mức • #FUSES NOWDT • #FUSES NOBROWNOUT • #FUSES NOLVP • #use delay(crystal=12000000) khai báo thạch anh ic dung để chương trình chọn hàm delay cho phù hợp • #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8,stream=PORT1) Khai báo dung uart chuẩn rs233 với tốc độ baund 9600, chân truyền C6, chân nhận C7 • #define n1 PIN_B3 gắn chân nút nhấn với vdk chân B3 • #define n2 PIN_B2 • #define n3 PIN_B4 • #define n4 PIN_B5 • #define rl1 PIN_C4 • #define rl2 PIN_C5 • unsigned int8 t_now,t_set,t_tam; Tạo biến 8bit • float value; biến số thực • unsigned int16 dem; biến 16bit 3.3.2.1.2 Hàm main.c • #include // đính kèm hàm main.h • #include // đính kèm hàm convert.c • #include • #define LCD_ENABLE_PIN PIN_D0 // gán chân từ vdk tới lcd • #define LCD_RS_PIN PIN_D4 • #define LCD_RW_PIN PIN_D1 • #define LCD_DATA4 PIN_C3 • #define LCD_DATA5 PIN_C2 • #define LCD_DATA6 PIN_C1 • #define LCD_DATA7 PIN_C0 void main() { enable_interrupts(INT_RDA); enable_interrupts(GLOBAL); Chương trình (khi cấp nguồn, vdk chạy chương trình đầu tiên) Cho phép dùng ngắt nhận uart(rs232) Cho phép dùng ngắt tổng Nếu ko có ngắt, vdk phải chạy tới ô chứa Trang 43 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương liệu xem có liệu không, có lấy, không thôi=> thời gian,vì vdk làm việc khác nữa=>nên ngta tạo cho vdk giống điện thoại người, có liệu thông báo cho vdk tới lấy liệu Đó nguyên nhân vdk cần có ngắt Trong chương trình dùng eeprom để lưu nhiệt độ set để điện, ko giá trị vừa set Vậy nên cấp nguồn ta cần nạp lại cho biến t_set giá trị ô nhớ địa 0x01 t_set=read_eeprom(0x01); Nếu t_set bị sai chưa có giá trị cho t_set 40 Thiết lập adc chân A0 vdk Thiết lập tần số xung nhịp cho adc if(t_set70){t_set=40;}; setup_adc_ports(sAN0|VSS_VDD); Thiết lập lấy liệu kênh Khởi tạo lcd (hàm giống giấy hải quan, thủ tục passport để lcd vs vdk bắt tay nhau) setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_8); set_adc_channel(0); lcd_init(); Xóa kí tự có lcd, giống refesh Trong điều kiện thực lệnh bên Điều kiện luôn đúng, chương trình chạy xong, lại chạy lại, tạo thành chương trình vòng tròn, ko kết thúc lcd_putc("\f"); Đọc giá trị adc lưu vào biến value Trang 44 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương while(TRUE) Chuyển giá trị value thành tín hiệu điện áp { theo công thức sau: 1024mức  5v X mức => ? v Tỉ lệ thuận nên value=read_adc(); Áp dụng nhân chia chéo ta đc công thức value=(value*5)/1024; Chuyển giá trị điện áp thành giá trị điện trở 10000 :là giá trị điện trở phân áp 10k 50000 : giá trị điện trở cảm biến nhiệt 50k Chuyển giá trị điện trở thành nhiệt độ value=(50000value*10000)/value; Chuyển trỏ lcd tới tọa độ x=1, y=1(dòng đầu tiên, chữ để bắt đầu viết chữ kéo sau) Viết lên lcd nội dung temp now: %d lấy giá trị t_now t_now=c_to_t(value); lcd_gotoxy(1,1); Nếu nút nhấn n1 mà kéo xuống mức Nếu t_set t_set tăng thêm giá trị; printf(lcd_putc," Temp Now: %d*C",t_now); lcd_gotoxy(1,2); Đợi khoảng 200 miligiay (chống nhảy phím, ko có delay đây, vdk thực nhanh, làm nhảy số liên tục, ko thể thấy đc) Trang 45 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản printf(lcd_putc," Temp Set: %d*C",t_set); if(input(n1)==0){ SVTT: Phạm Đức Dương Lưu giá trị set vào eeprom để khỏi mất điện if(t_set20) t_set; Nếu t_set t_now => kéo chân rơ le rowle lên cao delay_ms(200); write_eeprom(0x01,t_set);}; Tương tự if(t_set==t_now) {output_high(rl1);output_high(rl2);} Gửi giá trị t_now qua uart cho phần mềm máy tính if(t_set>t_now) {output_high(rl1);output_low(rl2);}; Các kí tự sau dấu // ko có giá trị chương trình (giống viết thích) if(t_set 10) & (t_tam[...].. .Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Tùy theo mục đích ươm trồng, ta đặt một ngưỡng nhiệt độ cố định phù hợp với mục đích, khi môi trường ngoài bể thay đổi, làm tác động và thay đổi nhiệt độ trong bể, hệ thống thu thập dữ liệu (SS) sẽ báo kết quả về cho vi xử lí (VXL) Khi VXL nhận thấy có sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ đặt và môi trường,... 3.2.1 Cảm biến nhiệt độ sử dụng điện trở nhiệt NTC 3.2.1.1 Nguyên lý: Khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm ảnh hưởng tới điện trở của cảm biến, nhiệt độ tăng thì điện trở giảm Kết hợp NTC với trở để tạo thành phân áp báo về vi điều khiển, vi điều khiển nhận điệp áp và quy đổi giá trị đó thành giá trị nhiệt độ thực U2 GND R2 R1 Trang 11 U1 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm... cân bằng nhiệt - CBN(làm nóng, lạnh) hoạt động Khi nhiệt độ bể quá cao, hệ thống làm mát sẽ được khởi động, khi nhiệt độ bể quá thấp thì hệ thống làm nóng sẽ khởi động Đồng thời với việc tiếp tục cho duy trì trạng thái hoạt động của hệ thống làm nóng và lạnh thì VXL còn liên tục thực hiện thăm dò nhiệt độ bể qua SS Tới khi SS báo về nhiệt độ đạt tới ngưỡng yêu cầu thì VXL ra lệnh ngưng hoạt động hệ... quá trình tự gia nhiệt vì dòng qua nó, điện trở NTC giảm, tăng dòng khiến rơle tác động Mạch B là rơle thời gian mở chậm, khi đóng S2, dòng qua nhiệt điện trở, bắt đầu quá trình tự gia nhiệt, điện áp rơi qua RS tăng, sau một thời gian rơle không còn đủ duy trì, bị ngắt, thời gian trễ tuỳ thuộc vào môi trường toả nhiệt của NTC Trang 13 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm... chuyển đổi A/D Trang 14 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • Tự Reset bằng bộ WDT 3.2.2.2 Chức năng các chân Tên chân OSC1/CLKIN Chân số 13 Chức năng của chân I Đầu vào của dao động thạch anh/ngõ vào xung clock ngoại OSC2/CLKOUT 14 O Đầu ra của bộ dao động thạch anh Nối với thạch anh hay cộng hưởng trong chế độ dao động của thạch anh Trong chế độ RC, ngõ ra của... làm nóng và lạnh chuyên dụng cho bể Ta sẽ sử dụng một thiết bị đơn giản có khả năng làm nóng và làm lạnh đó là : Sò nóng-lạnh Trang 32 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương • Tấm peltier là cấu kiện bán dẫn có tính chất như 1 bơm nhiệt, làm ở một mặt này và làm nóng ở mặt kia khi có dòng điện 1 chiều đi qua • Được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm làm lạnh,... rate (tốc độ Baud): Như trong ví dụ trên về việc truyền 1 bit trong 1ms, để việc truyền và nhận không đồng bộ xảy ra thành công thì các thiết bị tham gia Trang 35 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương phải “thống nhất” nhau về khoảng thời dành cho 1 bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như nhau trước, tốc độ này gọi là tốc độ Baud Theo... phân (tức 10111011 nhị phân) Trang 34 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp - Một hạn chế rất dễ nhận thấy khi truyền nối tiếp so với song song là tốc độ truyền và độ chính xác của dữ liệu khi truyền và nhận Vì dữ liệu cần được “chia nhỏ” thành từng bit khi truyền/nhận, tốc độ truyền sẽ bị giảm Mặt khác, để đảm... (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì Trang 30 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương trạng thái này Khi ngưng cấp nguồn cho... tác của Trang 31 Chuyên đề tốt nghiệp: Kiểm soát nhiệt độ bể ươm thủy sản SVTT: Phạm Đức Dương CTT bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp chính do hồ quang và sự phát nóng của cuộn dây do dòng điện Tần số thao tác thường có các cấp 30, 100, 120, 150, 300, 600, 1200, 1500 lần/h • Tính ổn định điện động: Nghĩa là khi tiếp điểm chính của CTT cho phép một dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra không