CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.3. Tính tốn, xây dựng hệ thống điện và điều khiển
4.3.2 Nguyên lí hoạt động
Tín hiệu được truyền từ dây đo nhiệt độ vào Arduino Nano và được tính tốn ra nhiệt độ, rồi tín hiệu này lại được truyền từ Arduino ra Lcd, tín hiệu truyền ra khơng liên tục mà theo từng xung nhịp. Arduino tính tốn phù hợp nhiệt độ đã đặt và điều khiển relays đóng ngắt từ đó ly hợp từ máy nén sẽ được điều khiển mong muốn. Để truyền tín hiệu giúp nhận biết trạng thái relays ta sử dụng đến Transistor C1815 (NPN) để đưa được tín hiệu ra Lcd.
Hình 4. 9: Sơ đồ mạch điện điều khiển Arduino.
Sau khi hồn thành mạch như hình trên, thì sẽ bắt đầu nạp chương trình cho mạch thơng qua cổng USB của máy tính để có thể có thể hoạt động theo thời gian nhiệt độ phù hợp.
Code lập trình cho mạch đo nhiệt độ được viết bằng phần mềm Arduino IDE. Dây cảm biến đo nhiệt độ và thể hiện nhiệt độ đó dưới dạng điện áp (cứ l0mV là 1 độ, tối đa điện áp cung cấp là 5000mV – l0bit), do vậy để cho ra được giá trị nhiệt độ chính xác, trước hết ta đọc giá trị điện áp từ cảm biến dưới dạng nhiệt độ. Giá trị điện áp này sẽ được tính tốn để ra giá trị nhiệt độ theo cơng thức:
TempC = (val/ (1024*10)) * 5000 = val * 0. 488281
Trong đó: Val là giá trị đọc vào từ cảm biến, tempC là giá trị nhiệt độ thang
Celsius).
Mạch đo được lập trình để giá trị nhiệt độ đo được hiển thị trên Lcd bao gồm: nhiệt độ set 2 mức high và low, hàng đơn vị của nhiệt độ, kí hiệu độ và thang đo XX°C.
Muốn hiển thị được như vậy, ta cần đầu tiên dùng các thư viện thích hợp khai báo ra như “Wire. h; LiquidCrystal. h; OneWire. h; DallasTemperature. h” sau đó chọn cổng hay chân để khai báo ta có các chân tang giảm khi set nhiệt độ A3; A2; A1; A0.
Bên cạnh đó cịn có các chân Lcd để kết nối là (12; 11; 10; 9; 8; 7), trong đây em đã cố định nhiệt độ xét ‘high’= 250C mức cao bật relays mạch và mức thấp ‘low’ =200C nhiệt độ mức thấp tắt. Ngồi ra, chúng ta có thể điều chỉnh nhiệt độ bằng nút ấn dễ dàng thêm bên ngoài mạch.
Sau khi nạp đoạn code (chương trình) này vào phần mềm Arduino IDE thì mạch sẽ hoạt động ở mức nhiệt độ trên 25o C và sẽ ngưng hoạt động khi nhiệt độ dưới 20o C một cách tuần hồn nó sẽ ngưng hoạt động cho đến khi ngắt dòng điện nạp vào mạch.
Mạch điện điều khiển đóng ngắt hệ thống theo thời gian.
Việc hoạt động của mạch không thể hoạt động cả ngày nếu người điều khiển quên tắt remote dẫn đến động cơ hoạt động nhiều giờ nhanh hỏng hóc và có thể nguy hiểm cháy nổ, hoặc hết nhiên liệu nên nhóm đã thêm mạch timer đóng ngắt dịng điện theo thời gian cài đặt phù hợp với nhu cầu sử dụng của người lái, tự động ngắt cơ chế hoạt động ở một khoảng thời gian mà chúng ta cài đặt trước.
Mạch có chức năng cài đặt thời gian hoạt động theo chu kì với thời gian có thể cài đặt từ 0. 1 giây đến 999 phút cho 1 lần on, từ 0. 1 giây đến 999 phút cho 1 lần off và từ 1 đến 999 chu kì đếm hoặc có thể cài đặt vịng lặp vơ hạn. Vì mạch được sử dụng nhiều và chi phí rẻ nên nhóm đã mua sẵn để tiết kiệm thời gian và cơng sức.
Hình 4. 10: Mạch hẹn giờ ngắt của hệ thống.
Nguyên tắc mạch:
Mạch chỉ đếm khi được cấp nguồn. Sau khi cấp nguồn, đầu tiên mạch sẽ đếm ở chế độ mở (OP), sau khi đếm đến thời gian mở cài đặt mạch sẽ tiếp tục đếm ở chế độ ngắt (CL), sau khi đếm đến thời gian ngắt cài đặt mạch sẽ kết thúc chu kì và lặp lại chu kì đếm đến khi thực hiện hết chu kì cài đặt hoặc sẽ lặp lại chu kì mãi nếu được thiết lập vịng lặp vơ hạn - chế độ này có thể cài đặt chu kì đếm OP và CL từ 1 - 999 lần hoặc thiết lập vòng lặp vĩnh viễn.
Có thể cài đặt các chức năng thời gian mở (OP), thời gian tắt (CL) và chu kì tắt mở (LOP) một cách độc lập, thơng số sẽ được lưu lại sau khi kết thúc cài đặt và thông số này sẽ không bị ảnh hưởng khi mất điện.
Module mạch đóng ngắt điều khiển quạt giàn nóng và giàn lạnh:
Giúp linh kiện được an tồn dưới điện dân dụng 220v vì các thiết bị quạt này sử dụng điện áp 12VDC và các quạt hoạt động với thời gian lâu sẽ khá nóng có thể gây cháy ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong hệ thống, nên nhóm sử dụng mạch điện này để dễ dàng điều khiển hệ thống hơn.
Module 1 Relay với opto cách ly nhỏ gọn, có opto và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an tồn với board mạch chính, module 1 relay với opto cách ly kích 12V được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện cơng suất cao AC hoặc DC, có thể chọn đóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper.
Tiếp điểm đóng ngắt gồm 3 tiếp điểm NC (thường đóng), NO (thường mở) và COM (chân chung) được cách ly với board mạch chính, ở trạng thái bình thường chưa kích NC sẽ nối với COM, khi có trạng thái kích COM sẽ chuyển sang nối với NO và mất kết nối với NC.
Hình 4. 11: Mạch điều khiển Motor hai quạt.