4. Ph−ơng pháp nghiên cứu
4.5. Lựa chọn thiết bị
* Các đầu vào cho bộ điều khiển
- Đầu vào Analog [0 - 5 V] t−ơng ứng với tín hiệu của cảm biến nhiệt.
Do điều kiện không cho phép cho nên tôi không chế tạo ra các cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến bức xạ mà thay vào đó là đ−a tín hiệu analog từ 0 đến 5 VDC vào chân chip thay cho cảm biến. Riêng với cảm biến nhiệt chúng tôi dùng loại cảm biến LM335.
VCC
R2 2.2K
R1 10K
13
2 D1 LM335
1
3
2
Output 10mV/oK
LM335 là cảm biến đo nhiệt độ được tích hợp từ các chất bán dẫn có thể đo nhiệt độ rất chính xác và dễ dàng chuẩn hoá. Nó làm việc như một diode Zener, LM335 có điện áp đánh thủng tỉ lệ trực tiếp với nhiệt độ tuyệt đối là 10mV/oK.
Khi kiểm tra ở 25oC thì LM335 có sai số nhỏ hơn 1oC.
Không giống như các cảm biến khác, LM335 có đầu ra tuyến tính.
LM335 được ứng dụng trong phạm vi nhiệt độ từ -40oC ÷ 100oC. Trở kháng thấp và đầu ra tuyến tính đã làm cho việc ghép nối mạch ra và mạch điều khiển trở nên rất đơn giản.
+ Cỏc đặc điểm của LM335 - Đo trực tiếp nhiệt độ Kelvin.
- Dũng làm việc từ 400àA ữ 5mA.
- Trở kháng động nhỏ hơn 1Ω.
- Kiểm tra dễ dàng.
- Phạm vi nhiệt độ đo rộng.
- Giá thành hạ.
+ Chuẩn hoá LM335
LM335 có một phương pháp chuẩn hoá thiết bị dễ dàng cho độ chính xác cao. Nối nhánh hiệu chỉnh của LM335 với một biến trở 10KΩ (biến trở chỉnh tinh).
Bởi vì đầu ra của LM335 tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Do đó với việc điều chỉnh biến trở, đầu ra cảm biến sẽ cho 0V tại 0oK.
Sai số điện áp đầu ra chỉ là sai số độ dốc (do đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ). Vì vậy, chuẩn hoá độ dốc tại một nhiệt độ sẽ làm đúng tất cả các nhiệt độ khác.
Điện áp đầu ra của cảm biến được tính theo công thức:
VoutT = VoutT0* T0
T (4-1).
Trong đó: T là nhiệt độ chưa biết.
T0 là nhiệt độ tham chiếu.
Cả hai đều tính bằng nhiệt độ Kelvin.
Bằng cách chuẩn hoá đầu ra tại một nhiệt độ sẽ làm đúng đầu ra cho tất cả các nhiệt độ khác. Thông thường đầu ra được lấy chuẩn là 10mV/oK.
Ví dụ tại 25oC ta sẽ có đầu ra có điện áp là 2,98V.
Tuy nhiên, LM335 cũng như bất kỳ loại cảm biến nào khác, sự tự làm nóng có thể làm giảm độ chính xác.
* Các đầu ra cho bộ điều khiển.
- Đầu ra rơ le (Dòng điện cho phép là 3A).
* Giao diện truyền thông.
- Truền thông RS232 (COM PORT)
* Giao diện ng−ời máy.
- Bàn phím gồm 5 nút ấn.
- Màn hình tinh thể lỏng LCD (2 dòng 16 ký tự) - Các đèn LED biểu thị chế độ hoạt động.
* Các linh kiện đ−ợc dùng trong quá trình thiết kế mạch:
ễ 3 rơ le điện áp điều khiển 24VDC.
Ô 5 phÝm Ên.
ễ 1 LCD là module hiển thị tuân theo chuẩn công nghiệp của Hitachi HD44780.
Thông số của module LCD:
D714D613D512D411D310D29D18D07
E6RW5RS4
VSS1 VDD2 VEE3
LCD
- Module gồm hai dòng 16 ký tự.
- Chân Vss và Vdd là hai chân cung cấp nguồn.
- Chân DB0 - DB7 là 8 chân dữ liệu.
- Chân E là chân cho phép đọc/ghi bus dữ liệu.
- Chân R/W là chân đọc/ghi.
- Chân RS là chân lựa chọn thanh ghi trong module.
Chân A, K là hai chân cung cấp điện áp cho đèn nền của màn hình.
Vcc,Vss là chân nguồn +5V và chân đất còn VEE đ−ợc dùng để điều khiển độ t−ơng phản
RS (Register Select )- chọn thanh ghi.
Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD. Chân RS đ−ợc dùng để chọn các thanh ghi này. Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh đ−ợc chọn, cho phép ng−ời dùng gửi mã lệnh chẳng hạn nh− xoá màn hình, đ−a con trỏ về đầu dòng. Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu đ−ợc chọn và cho phép ng−ời dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD.
R/W (Read/Write )- Chân đọc ghi cho phép người dùng đọc/ ghi thông tin từ chip lên LCD. R/W = 0 thì đọc, còn R/W = 1 thì ghi.
E (Enable )- Chân cho phép E đ−ợc LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu đ−ợc cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao-xuống-thấp đ−ợc áp đến chân E để LCD chốt dữ liệu trên chân dữ liệu.
Xung này phải rộng tối thiểu 450ns.
Ô 1 chip PsoC CY8C27443-24PI ý nghĩa của các chân
* Ký hiệu P0[0] là chân số 0 của cổng P0 (t−ơng tự với các cổng khác).
* AI( Analog Input) đầu vào t−ơng tự.
* AIO (Analog Input/Output) là đầu vào ra t−ơng tự.
* SMP (Switch Mode Pump) là chân lựa chọn chế độ kích điện áp, đ−ợc sử dụng khi hoạt động với nguồn điện áp thấp 1.0V.
* External VREF là chân lấy điện áp tham chiếu từ bên ngoài.
* External AGND là chân lấy điện áp AGND làm tham chiếu từ bên ngoài.
Hình 4-7: Sơ đồ chân chip CY8C27443
* EXTCLK là chân xung nhịp từ bên ngoài
* XRES là chân cho phép khởi động lại chip từ bên ngoài.
* I2C SDA là chân truyền dữ liệu nối tiếp trong truyền thông I2C.
* I2C CLK là chân truyền xung nhịp trong truyền thông I2C.
* XTALin và XTALout là hai chân lấy xung nhịp thạch anh từ bên ngoài.
* Chân Vss và Vdd là chân nguồn cấp cho chip.
ễ Một IC ổn áp LM7805 là loại IC với đầu vào là điện áp từ 5 đến 25V và đầu ra là điện áp ổn định ở 5V.
U3LM7805/TO 1
3
VIN 2
GND
VOUT
Hình 4-8 : Sơ đồ chân của IC LM7805
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối tiếp với truyền thông RS232.
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối tiếp với truyền thông RS232.
U3
MAX232 5 4 14 15 19 8 10 11 12 17 9 13
2 3 1 20 16 T1IN
T2IN T3IN T4IN T5IN C1+
C1- C2+
C2- SD V+
V-
T1OUT T2OUT T3OUT T4OUT T5OUT
ễ Một bộ nguồn ngoài 220VAC, 24VAC và một số phụ kiện nh− một số tụ lọc, jack tín hiệu…