Nghiên cứu ứng dụng hệ thống cảm biến điện tử kết hợp với bộ thí nghiệm nhiệt học pasco nhằm tự động hóa hoàn toàn việc thu nhận dữ liệu các thông số trạng thái của chất khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC PASCO NHẰM TỰ ĐỘNG HĨA HỒN TỒN VIỆC THU NHẬN DỮ LIỆU CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA CHẤT KHÍ MÃ SỐ: CS2015.19.70 Chủ nhiệm: TS Nguyễn Lâm Duy Thành phố Hồ Chí Minh – 12/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC PASCO NHẰM TỰ ĐỘNG HĨA HỒN TỒN VIỆC THU NHẬN DỮ LIỆU CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA CHẤT KHÍ MÃ SỐ: CS2015.19.70 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm TRƯỞNG KHOA VẬT LÝ TS Cao Anh Tuấn TS Nguyễn Lâm Duy Thành phố Hồ Chí Minh – 12/2016 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH TS Nguyễn Lâm Duy, chủ nhiệm đề tài ThS Nguyễn Huỳnh Duy Khang i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ iv CHƯƠNG THỰC TRẠNG BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC CỦA HÃNG PASCO TẠI KHOA VẬT LÝ HIỆN NAY VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 Tổng quan thiết bị nhiệt học có 1 Cấu trúc thí nghiệm yêu cầu cần đạt 3 Tính cấp thiết đề tài CHƯƠNG CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG Hệ điều khiển thay đổi thể tích 2 Mạch điện tử sử dụng vi điều khiển để tương tác sensor máy vi tính Cảm biến áp suất nhiệt độ Giao diện tương tác máy vi tính Hệ điều khiển ổn định nhiệt độ 10 Cách kết nối cảm biến, xi-lanh chứa khí, hệ ổn định nhiệt độ hệ cơ-điện tử liên quan đến thể tích 11 Kết thử nghiệm hệ thống 12 Khảo sát trình đẳng nhiệt 12 Khảo sát q trình đẳng tích 14 Quá trình đẳng áp 15 CHƯƠNG HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH TƯƠNG TÁC VỚI BỘ THÍ NGHIỆM 16 Giao diện sử dụng ngơn ngữ lập trình Visual Basic 16 1 Thanh chức 17 Khối hiển thị 21 Giao diện sử dụng ngơn ngữ lập trình Labview 22 Thanh công cụ 23 Chức xử lí số liệu 25 2 Các nút nhấn điều khiển 28 ii 3 Vùng hiển thị liệu 29 CHƯƠNG XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM DỰA TRÊN BỘ THÍ NGHIỆM ĐƯỢC CHẾ TẠO 32 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT KHỐI KHƠNG KHÍ TỪ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG 32 1 Mục đích 32 Cơ sở lý thuyết 32 Dụng cụ thí nghiệm 32 4 Tiến hành thí nghiệm 34 Kết thí nghiệm 35 Câu hỏi 36 KIỂM CHỨNG BA ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM CỦA CHẤT KHÍ LÝ TƯỞNG 37 Mục đích 37 2 Cơ sở lý thuyết 37 Quá trình đẳng áp – Định luật Gay – Lussac 38 Dụng cụ thí nghiệm 38 4 Tiến hành thí nghiệm 40 4 Giai đoạn chuẩn bị 40 4 Kiểm nghiệm định luật Boyle – Mariotte 40 4 Kiểm nghiệm định luật Charles 42 4 Kiểm nghiệm lại định luật Gay – Lussac 44 CÂU HỎI 46 CHƯƠNG KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 PHỤ LỤC 51 PHỤ LỤC 52 PHỤ LỤC 53 iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng liệu thông số trạng thái trình biến đổi 21 Bảng 4.1 Khối lượng khối khơng khí đo đạc 35 iv DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các linh kiện thí nghiệm nhiệt học Hình 1.2 Mối liên hệ áp suất và tích khơng tn theo định luật BoyleMariotte Hình 1.3 Cấu trúc tổng thể thí nghiệm nhiệt học đề tài Hình 2.1 Hệ thống động đếm xung quang học: LED phát (1), photodiode thu (2), encoder quang học (3), động điện (4), hệ bánh truyền động (5).5 Hình 2.2 Sơ đồ khối mạch điện tử Hình 2.3 Vi điều khiển PIC16F877A (trái) phần mềm CCS Compiler (phải) Hình 2.4 Cảm biến áp suất MPXH6400A (a) cảm biến nhiệt độ LM35DZ (b) Hình 2.5 Giao diện giao tiếp với người dùng máy vi tính viết Visual Basic Hình 2.6 Giao diện giao tiếp với người dùng máy vi tính viết Labview Hình 2.7 Các phần hệ ổn định nhiệt: máy quạt gắn nam châm (1), cá từ (2), bóng đèn đốt nóng (3) 10 Hình 2.8 Một số phận thí nghiệm: cảm biến áp suất (1), cảm biến nhiệt độ (2), xi-lanh bình nhơm chứa khí (3), động điện (4), hệ thống đếm xung quang học (5), piston (6), hệ thống khuấy từ (7) đèn đốt nóng (8).11 Hình 2.9 Hệ thống thiết bị thí nghiệm hồn chỉnh 12 Hình 2.10 Kết thực nghiệm trình biến đổi đẳng nhiệt khối khơng khí nhiệt độ 300K, 320K 350K 13 Hình 2.11 Đồ thị mối quan hệ lnp –lnV khối khí trình đẳng nhiệt 14 Hình 2.12 Kết thực nghiệm q trình biến đổi đẳng tích khối khơng khí 15 Hình 2.13 Kết thực nghiệm q trình biến đổi đẳng áp khối khơng khí 15 Hình 3.1 Giao diện chương trình giao tiếp với người dùng máy vi tính 16 Hình 3.2 Thanh chức chương trình giao tiếp 17 Hình 3.3 Kiểm tra vị trí cổng kết nối thí nghiệm máy vi tính 18 Hình 3.4 Cổng kết nối Prolific USB-to-Serial Comm Port vị trí cổng COM12 18 Hình 3.5 Chọn ba đẳng trình cần tiến hành thí nghiệm 19 Hình 3.6 Các thơng số cần thiết cho trình đẳng áp 20 v Hình 3.7 Các thơng số cần thiết cho q trình đẳng tích 20 Hình 3.8 Các thơng số cần thiết cho trình đẳng nhiệt 20 Hình 3.9 Các thơng số trạng thái tức thời khối khí 21 Hình 3.10 Đồ thị thể trình biến đổi trạng thái khối khí 22 Hình 3.11 Giao diện chương trình điều khiển sử dụng ngơn ngữ lập trình Labview.23 Hình 3.12 Cơng cụ chức phần cứng thí nghiệm 23 Hình 3.13 Hộp thoại “Nhap thong so P_V_T” ứng với trình đẳng nhiệt 25 Hình 3.14 Một số chức cơng cụ xử lí số liệu 25 Hình 3.15 Bảng biểu đồ thị 26 Hình 3.16 Bảng số liệu dạng file Excel 26 Hình 3.17 Hộp thoại chức vẽ lưu đồ thị 27 Hình 3.18 Bảng chọn màu cho điểm vễ đồ thị 28 Hình 3.19 Hộp thoại dùng để sửa đổi số thuộc tính lưu đồ thị 28 Hình 3.20 Hộp thoại muốn thêm đồ thị 29 Hình 3.21 Giao diện chương trình có đồ thị lúc 30 Hình 3.22 Minh họa chức phóng to (zoom in), thu nhỏ (zoom out) đồ thị 30 Hình 3.23 Chức xem tọa độ điểm biểu diễn đồ thị 31 Hình 4.1 Hình ảnh thí nghiệm 33 Hình 4.2 Chương trình điều khiển máy vi tính 34 Hình 4.3 Thiết lập thể tích ban đầu cho khối khí 34 Hình 4.4 Hình ảnh thí nghiệm nhiệt học 38 Hình 4.5 Chương trình điều khiển máy vi tính 39 Hình 4.6 Khu vực thiết lập thể tích ban đầu cho khối khí 40 Hình 4.7 Chọn q trình cần tiến hành thí nghiệm trình đẳng nhiệt 41 Hình 4.8 Nhập vào thơng số cần thiết cho q trình đẳng nhiệt 41 Hình 4.9 Chọn tốc độ ghi nhận liệu phù hợp 42 Hình 4.10 Chọn trình cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng tích 43 Hình 4.11 Nhập vào thơng số cần thiết cho q trình đẳng tích 43 Hình 4.12 Chọn trình cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng áp 44 Hình 4.13 Nhập vào thơng số cần thiết cho trình đẳng áp 45 vi TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC PASCO NHẰM TỰ ĐỘNG HĨA HỒN TỒN VIỆC THU NHẬN DỮ LIỆU CÁC THƠNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA CHẤT KHÍ Mã số: CS2015.19.70 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Lâm Duy Tel: 01652258949 E-mail: nld_nlduy@yahoo.fr Cơ quan chủ trì đề tài : Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM Cơ quan phối hợp thực : không Thời gian thực hiện: 09/2015 – 09/2016 Mục tiêu: - Nghiên cứu thử nghiệm loại sensor khác để đo thể tích, áp suất, nhiệt độ mà kết hợp với hệ thống xi-lanh chứa khí có nhằm khắc phục hạn chế thí nghiệm nhiệt học hãng Pasco nhằm tự động hóa hồn tồn việc điều khiển ghi nhận liệu thơng số (p,V,T) Nội dung -Nghiên cứu ứng dụng cảm biến có thị trường Tp HCM nhiệt độ, áp suất để sử dụng cách tối ưu cho hệ thống -Nghiên cứu chế tạo cảm biến thể tích có độ xác ổn định cao đáp ứng yêu cầu thí nghiệm vật lí chứng minh -Thiết kế chế tạo mạch điện tử sử dụng vi điều khiển PIC16F877A -Lập trình cho vi điều khiển tương tác với máy vi tính -Chế tạo hệ thống ổn định nhiệt độ khối khí theo giá trị nhiệt độ cần thiết -Viết phần mềm điều khiển ghi nhận, xử lí liệu (p,V,T) -Chế tạo thử nghiệm hệ thí nghiệm hồn chỉnh -Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng thí nghiệm thực hệ thống thiết bị tạo vii Kết đạt (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế-xã hội) -Xác định cảm biến nhiệt độ LM35DZ cảm biến áp xuất MPXH6400A thỏa mãn độ xác phép đo, có giá thành hợp lý kết hợp tốt với thành phần điện tử lại hệ thống -Chế tạo hệ cơ-điện tử cho phép thay đổi thể tích khối khí với độ xác 0,05ml -Thiết kế; chế tạo mạch điện tử điều khiển để tương tác với hệ cảm biến tương tác với máy tính để điều khiển thu nhận liệu - Viết phần mềm điều khiển ghi nhận, xử lí liệu (p,V,T) ngơn ngữ lập trình Visual Basic Labview -Chế tạo hệ thống ổn định nhiệt độ khối khí từ 30°C đến 70°C với độ thăng giáng 0,1°C -Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng thí nghiệm thực hệ thống thiết bị tạo -Một báo đăng tạp chí khoa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội, năm 2016 -Hướng dẫn Đề tài Khóa luận Tốt nghiệp, bảo vệ năm 2017 39 (7) hệ thống khuấy từ để đảm bảo nhiệt độ nước đồng toàn buồng chứa (8) buồng chứa nước - Bộ thí nghiệm kết nối với máy vi tính qua giao tiếp USB điều khiển chương trình điều khiển hình          Hình 4.5 Chương trình điều khiển máy vi tính - Trên giao diện chương trình điều khiển, ta nhận thấy biểu tượng chức chia thành vùng: + Vùng 1: chọn cổng kết nối thí nghiệm với máy vi tính + Vùng 2: chọn đẳng trình cần tiến hành thí nghiệm + Vùng 3: chọn tốc độ cập nhật liệu lên máy vi tính + Vùng 4: nút chức năng: kết nối/ngắt kết nối thí nghiệm với máy vi tính; bật/tắt máy khuấy từ; ghi liệu; xuất liệu file Excel; xuất đồ thị thí nghiệm; xố liệu ghi nhận; vẽ đồ thị + Vùng 5: nút điều khiển: kéo piston nhanh; kéo piston chậm; tạm dừng; khởi động lại hệ thống; nén piston vào chậm; nén piston vào nhanh; thiết lập thể tích ban đầu cho khối khí 40 + Vùng 6: ẩn hiển thị thêm đồ thị + Vùng 7: hiển thị thông số trạng thái tức thời khối khí + Vùng 8: hiển thị liệu ghi nhận trình biến đổi trạng thái + Vùng 9: đồ thị trình biến đổi trạng thái khối khí 4 Tiến hành thí nghiệm 4 Giai đoạn chuẩn bị - Kết nối thiết bị thí nghiệm với máy vi tính thơng qua cổng USB Trên chương trình điều khiển, chọn cổng kết nối vùng sau nhấn nút “Kết nối” vùng Hình 4.6 Khu vực thiết lập thể tích ban đầu cho khối khí - Sử dụng nút điều khiển piston vùng để ấn định thể tích ban đầu khối khí Thiết lập thể tích ban đầu cho khối khí cách nhấn vào nút “Thiết lập V0” vùng 4, nhập thể tích ban đầu khối khí theo vạch khắc sẵn piston nhấn “Set” - Gắn chặt cảm biến áp suất vào đầu xilanh để đóng kín xilanh chứa khí, cố định khối khí cần tiến hành thí nghiệm Lưu ý: gắn chặt để tránh tượng thất khí bên ngồi làm kết đo đạc khơng xác - Đổ nước đầy buồng chứa Bật máy khuấy từ cách nhấn nút “Quạt” vùng số để đảm bảo nhiệt độ nước đồng toàn buồng chứa 4 Kiểm nghiệm định luật Boyle – Mariotte - Chọn trình cần tiến hành cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng nhiệt vùng chương trình điều khiển 41 Hình 4.7 Chọn trình cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng nhiệt - Khi hộp thoại trình đẳng nhiệt xuất (Hình 4.8), nhập vào thơng số: + Thể tích cuối trình biến đổi đẳng nhiệt khung “Thiết lập V (ml)” + Nhiệt độ cần tiến hành thí nghiệm khung “Thiết lập T (K)” - Sau đó, nhấn nút “Hồn tất” để tiến hành thí nghiệm Hình 4.8 Nhập vào thông số cần thiết cho trình đẳng nhiệt - Chương trình tự động điều khiển thí nghiệm hoạt động theo thơng số nhập vào, cụ thể: + Nếu nhiệt độ khối khí nhỏ nhiệt độ cần tiến hành thí nghiệm thí nghiệm tự động mở hai đèn để đun nóng khối nước đến nhiệt độ mong muốn Ngược lại, hai đèn tắt chờ nhiệt độ nước nguội xuống nhiệt độ thiết lập bắt đầu thí nghiệm 42 + Nếu thể tích khối khí lớn thể tích cuối q trình nhập vào thí nghiệm điều khiển piston nén vào Ngược lại, piston kéo Đến thể tích khối khí đạt giá trị mong muốn piston tự động dừng lại - Chọn tốc độ ghi nhận liệu phù hợp nút “Dữ liệu/s” vùng Hình 4.9 Chọn tốc độ ghi nhận liệu phù hợp - Bắt đầu ghi nhận liệu cách nhấn vào nút “Ghi” vùng chức Các thông số trạng thái tức thời khối khí cập nhật lên ô tương ứng vùng bảng liệu - Để thể liệu lên đồ thị 9, nhấn nút “Vẽ đồ thị” vùng chức - Khi thí nghiệm hồn tất, nhấn nút “Ghi” để ngừng ghi liệu, nhấn nút “Vẽ đồ thị” để ngừng vẽ đồ thị Sau đó, nhấn nút “Xuất Excel” để lưu lại thơng số trạng thái trình biến đổi, nhấn nút “Xuất ảnh” để lưu đồ thị biến đổi trạng thái khí - Tiến hành lại q trình biến đổi đẳng nhiệt khối khí nhiệt độ khác với bước tiến hành tương tự, thu nhận liệu đồ thị trình biến đổi - Từ hai bảng số liệu đồ thị thu được, sử dụng cơng cụ Origin để phân tích q trình biến đổi trạng thái khí đẳng nhiệt khối khí, nhận xét kết luận 4 Kiểm nghiệm định luật Charles - Chọn trình cần tiến hành cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng tích vùng chương trình điều khiển 43 Hình 4.10 Chọn q trình cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng tích - Khi hộp thoại q trình đẳng tích xuất (Hình 4.11), nhập vào thơng số: + Thể tích cần tiến hành thí nghiệm khung “Thiết lập V (ml)” + Nhiệt độ cuối q trình biến đổi đẳng tích khung “Thiết lập T (K)” - Sau đó, nhấn nút “Hồn tất” để tiến hành thí nghiệm Hình 4.11 Nhập vào thơng số cần thiết cho q trình đẳng tích - Chương trình tự động điều khiển thí nghiệm hoạt động theo thơng số nhập vào, cụ thể: + Piston dịch chuyển đến thể tích khối khí nhập vào để tiến hành thí nghiệm đẳng tích 44 + Nếu nhiệt độ khối khí nhỏ nhiệt độ cuối trình biến đổi đẳng tích nhập vào thí nghiệm bật hai đèn để đun nóng nước để đạt tới nhiệt độ mong muốn - Chọn tốc độ ghi nhận liệu phù hợp nút “Dữ liệu/s” tương tự thí nghiệm - Bắt đầu ghi nhận liệu cách nhấn vào nút “Ghi” vùng chức Các thơng số trạng thái tức thời khối khí cập nhật lên ô tương ứng vùng bảng liệu - Để thể liệu lên đồ thị 9, nhấn nút “Vẽ đồ thị” vùng chức - Khi thí nghiệm hồn tất, nhấn nút “Ghi” để ngừng ghi liệu, nhấn nút “Vẽ đồ thị” để ngừng vẽ đồ thị Sau đó, nhấn nút “Xuất Excel” để lưu lại thông số trạng thái trình biến đổi, nhấn nút “Xuất ảnh” để lưu đồ thị biến đổi trạng thái khí - Tiến hành lại q trình biến đổi đẳng tích khối khí thể tích khác với bước tiến hành tương tự, thu nhận liệu đồ thị trình biến đổi - Từ hai bảng số liệu đồ thị thu được, sử dụng công cụ Origin để phân tích q trình biến đổi trạng thái khí đẳng tích khối khí, nhận xét kết luận 4 Kiểm nghiệm lại định luật Gay – Lussac - Chọn trình cần tiến hành cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng áp vùng chương trình điều khiển Hình 4.12 Chọn q trình cần tiến hành thí nghiệm q trình đẳng áp - Khi hộp thoại trình đẳng áp xuất (Hình 4.13), nhập vào thơng số: + Áp suất cần tiến hành thí nghiệm khung “Thiết lập P (kPa)” 45 + Nhiệt độ cuối q trình biến đổi đẳng tích khung “Thiết lập T (K)” - Sau đó, nhấn nút “Hồn tất” để tiến hành thí nghiệm Hình 4.13 Nhập vào thơng số cần thiết cho q trình đẳng áp - Chương trình tự động điều khiển thí nghiệm hoạt động theo thông số nhập vào, cụ thể: + Piston điều khiển dịch chuyển cho áp suất khối khí ln giữ giá trị áp suất nhập vào + Nếu nhiệt độ khối khí nhỏ nhiệt độ cuối q trình biến đổi đẳng tích nhập vào thí nghiệm bật hai đèn để đun nóng nước để đạt tới nhiệt độ mong muốn - Chọn tốc độ ghi nhận liệu phù hợp nút “Dữ liệu/s” tương tự thí nghiệm - Bắt đầu ghi nhận liệu cách nhấn vào nút “Ghi” vùng chức Các thông số trạng thái tức thời khối khí cập nhật lên ô tương ứng vùng bảng liệu - Để thể liệu lên đồ thị 9, nhấn nút “Vẽ đồ thị” vùng chức 46 - Khi thí nghiệm hồn tất, nhấn nút “Ghi” để ngừng ghi liệu, nhấn nút “Vẽ đồ thị” để ngừng vẽ đồ thị Sau đó, nhấn nút “Xuất Excel” để lưu lại thơng số trạng thái q trình biến đổi, nhấn nút “Xuất ảnh” để lưu đồ thị biến đổi trạng thái khí - Tiến hành lại trình biến đổi đẳng tích khối khí áp suất khác với bước tiến hành tương tự, thu nhận liệu đồ thị trình biến đổi - Từ hai bảng số liệu đồ thị thu được, sử dụng công cụ Origin để phân tích q trình biến đổi trạng thái khí đẳng tích khối khí, nhận xét kết luận CÂU HỎI Câu 1: Đẳng trình biến đổi trạng thái khối khí lý tưởng gì? Câu 2: Phát biểu nội dung định luật Boyle – Mariotte, Charles Gay – Lussac Nêu điều kiện áp dụng định luật 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN Bộ thí nghiệm nghiên cứu chế tạo đề tài cho phép người sử dụng thực ba định luật thực nghiệm chất khí; có cấu điều khiển thay đổi thể tích khối khí, ghi nhận thể tích khối khí với sai số khoảng 0,05ml; thu nhận đồng thời cách liên tục, tự động ba thơng số trạng thái khối khí cần nghiên cứu thông qua việc sử dụng cảm biến LM35DZ, MPXH6400A, cấu cơ-điện tử cho thể tích Bộ thí nghiệm cho phép rút ngắn thời gian chuẩn bị đơn giản tối đa thao tác tiến hành thu nhận liệu cách sử dụng vi điều khiển PIC16F877A tạo giao diện tương tác với người dùng viết ngôn ngữ Visual Basic Labview Do đó, người giáo viên sử dụng thí nghiệm q trình tổ chức hoạt động dạy học có nhiều thời gian để hồn thành nội dung dạy học khác thời lượng giới hạn tiết học Ngồi ra, thí nghiệm dùng để học sinh thực hành, qua mục tiêu tăng cường hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo học sinh học tập cụ thể hố thực hóa Tuy nhiên, sai số thí nghiệm cịn lớn nên chưa cho phép tiến hành thí nghiệm kiểm chứng xác biểu thức định luật luật thực nghiệm chất khí Một số ngun nhân kể đến khối khí khảo sát khí thực khơng phải khí lý tưởng, giá trị đo cảm biến áp suất nhiệt độ cần phải chuẩn hóa với thiết bị đo xác Từ đó, hệ thống hiệu chỉnh hàm truyền cảm biến nhiệt độ, áp suất Ngồi ra, bình chứa khí cần thiết kế lớn để tăng số mol khí sử dụng cho thí nghiệm Một phần nội dung đề tài đăng Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội năm 2016 (Phụ lục 2) Ngoài ra, Khóa luận Tốt nghiệp hệ Sư Phạm có liên quan đến nội dung nghiên cứu đề tài bảo vệ năm học 2017 (Phụ lục 3) 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Freescale Semiconductor, 2009 High Temperature Accuracy Integrated Silicon Pressure Sensor for Measuring Absolute Pressure, On-Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated and Calibrated, Texas [2] Hanna Instruments, 2014 HI 98509 (Checktemp®1) Instruction Manual, Rhode Island [3]http://www.anp.com.hk/en/ProductDetails_564.html [4] http://www.leybold-shop.com/vp2-5-2-2-a.html [5] https://www.pasco.com/prodCatalog/TD/TD-8565_adiabatic-gas-law-apparatus [6] https://www.phywe.com/en/equation-of-state-for-ideal-gases-with-cobra4-gaslaws-gay-lussac-amontons-boyle.html [7] Microchip Technology, 2003 Microchip PIC16F87XA 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers, Arizona [8]National Semiconductor, 2000 LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors, Texas [9] Nguyễn Ngọc Hưng, 2010 Dùng chai nhựa vỏ lon chế tạo thiết bị thí nghiệm nghiên cứu chất lỏng chất khí đứng yên Tạp chí Thiết bị giáo dục, 62, tr.22-23 [10] Nguyễn Ngọc Hưng, 2010 Sử dụng chai nhựa, vỏ lon chế tạo thiết bị dạy học Vật Lý Tạp chí Thiết bị giáo dục, 57, tr 3-4 [11] Nguyễn Xuân Thành – Trần Bá Trình, 2010 Creating an experiment to demonstrate gas laws using sensors and organizing creative awareness activities for students of the 10th grade who are learning about gas J.Sci.HNUE, pp.37-41 [12] Phạm Văn Nam, 2013 Xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm định luật chất khí – Vật Lý 10 Nâng cao Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [13] Phan Minh Tiến, 2012 Xây dựng sử dụng số thí nghiệm hỗ trợ trình dạy học chương “Chất khí” “Cơ sở nhiệt động lực học”, Vật Lý 10 ban Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh [14] Trần Bá Trình, 2009 Chế tạo thí nghiệm định luật chất khí dùng cảm biến tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo học sinh dạy học chương Chất khí lớp 10 Trung học phổ thơng Luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 49 [15] Trần Bá Trình, 2010 Chế tạo thí nghiệm nghiên cứu định luật chất khí phương trình trạng thái khí lí tưởng sử dụng cảm biến ghép nối Tạp chí Thiết bị giáo dục, 55, pp 9,10,11,15 [16] Vũ Thị Nguyệt Anh, 2009 Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật Lý cho học sinh dạy học số kiến thức chương “Chất khí” Vật Lý 10, chương trình chuẩn Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh 50 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN PHẦN GIAO TIẾP GIỮA SENSOR VÀ MÁY VI TÍNH 51 PHỤ LỤC DANH SÁCH SINH VIÊN LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ - NĂM HỌC 2016-2017 52 PHỤ LỤC BÀI BÁO KHOA HỌC Nguyễn Huỳnh Duy Khang, Nguyễn Tấn Phát, Nguyễn Lâm Duy, “Ứng dụng vi điều khiển PIC16F877A cảm biến điện tử để chếtạo thí nghiệm có tương tác với máy tính nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo hoạt động dạy học định luật thực nghiệm chất khí lí tưởng”, Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, vol 61, No 8B, pp.128-137, 2016 53 PHỤ LỤC THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC PASCO NHẰM TỰ ĐỘNG HĨA HỒN TỒN VIỆC THU NHẬN DỮ LIỆU CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA CHẤT KHÍ MÃ SỐ CS 2015.19.70 ... TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC PASCO NHẰM TỰ ĐỘNG HĨA HỒN TỒN VIỆC THU. .. hệ thống xi-lanh chứa khí có nhằm khắc phục hạn chế thí nghiệm nhiệt học hãng Pasco nhằm tự động hóa hồn tồn việc điều khiển ghi nhận liệu thông số (p,V,T) Nội dung -Nghiên cứu ứng dụng cảm biến. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM -o0o - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ KẾT HỢP VỚI BỘ THÍ NGHIỆM NHIỆT