.5 Động cơ bơm nước 12V

24

Theo như yêu cầu của nhóm là chọn động cơ để phun thuốc dạng phun sương. Nhận thấy thông số của máy bơm Water Pump P385 12VDC đạt yêu cầu với lưu lượng bơm của máy đạt 1-2 lít/1 phút. Nhóm sẽ sử dụng đàu béc phun để tang chỉnh lưu lượng cho phù hợp. Do đó nhóm quyết định chọn động cơ bơm nước Water Pump P385 12VDC

4.2 Các hệ thống điều khiển của hệ thống

4.2.1 Bộ điều khiển Arduino.

 Arduino nano là gì? [5]

Arduino Nano, như tên gọi cho thấy là một bảng vi điều khiển nhỏ gọn, hoàn chỉnh và thân thiện với bảng mạch. Bo mạch Nano nặng khoảng 7gram với kích thước từ 1,8 cm đến 4,5 cm.

 Sự khác biệt của adruino nano với các adruno khác.

Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác nhau về dạng mạch. Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino UNO. Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân cịn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng mini-USB, cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp.

 Đặc điểm kỹ thuật của arduino.

Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của Arduino.

Arduino nano Thông số kỹ thuật

Số chân analog I/O 8

Cấu trúc AVR

25

Dòng tiêu thụ I/O 40 mA

Số chân Digital I/O 22

Bộ nhớ EEPROM 1 KB

Bộ nhớ Flas 32 KB of which 2 KB used by Bootloader

Điện áp ngõ vào (7-12) Volts

Vi điểu khiển ATmega328P

Nguồn tiêu thụ 19 mA

Ngõ ra PWM 6

26

27

Bảng 4.4: Chức năng các chan của Arduino.

1 D1 / TX I / O Ngõ vào/ra số

Chân TX-truyền dữ liệu

2 D0 / RX I / O Ngõ vào/ra số

Chân Rx-nhận dữ liệu 3 RESET Đầu vào Chân reset, hoạt động ở mức thấp

4 GND Nguồn Chân nối mass

5 D2 I / O Ngõ vào/ra digital

6 D3 I / O Ngõ vào/ra digital

7 D4 I / O Ngõ vào/ra digital

8 D5 I / O Ngõ vào/ra digital

9 D6 I / O Ngõ vào/ra digital

10 D7 I / O Ngõ vào/ra digital

11 D8 I / O Ngõ vào/ra digital

12 D9 I / O Ngõ vào/ra digital

13 D10 I / O Ngõ vào/ra digital

14 D11 I / O Ngõ vào/ra digital

15 D12 I / O Ngõ vào/ra digital

16 D13 I / O Ngõ vào/ra digital

17 3V3 Đầu ra (Đầu ra 3V3 từ FTDI)

18 AREF Đầu vào Tham chiếu ADC

19 A0 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 0

20 A1 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 1

21 A2 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 2

22 A3 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 3

23 A4 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 4

28

25 A6 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 6

26 A7 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 7

27 +5V Đầu ra hoặc đầu

vào

+ Đầu ra 5V (từ bộ điều chỉnh On- board) hoặc

+ 5V (đầu vào từ nguồn điện bên ngoài)

28 RESER Đầu ra Chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp

29 GND Nguồn Chân nối mass

30 VIN Nguồn Chân nối nguồn vào

Bảng 4.5: Chân ICSP

Tên pin Arduino Nano ICSP Kiểu Chức năng

MISO Đầu vào hoặc đầu ra Master In Slave Out

Vcc Đầu ra Cấp nguồn

SCK Đầu ra Tạo xung cho

MOSI Đầu ra hoặc đầu vào Master Out Slave In

RST Đầu vào Đặt lại, Hoạt động ở mức

thấp

GND Nguồn Chân nối dất

Các chân: 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 và 16

Như đã đề cập trước đó, Arduino Nano có 14 ngõ vào/ra digital. Các chân làm việc với điện áp tối đa là 5V. Mỗi chân có thể cung cấp hoặc nhận dịng điện 40mA và có điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ. Các chân có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra, sử dụng các hàm pinMode (), digitalWrite () và digitalRead ().

29

Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng bổ sung.

Chân 1, 2: Chân nối tiếp

Hai chân nhận RX và truyền TX này được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL. Các chân RX và TX được kết nối với các chân tương ứng của chip nối tiếp USB tới TTL.

Chân 6, 8, 9, 12, 13 và 14: Chân PWM

Mỗi chân số này cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit. Tín hiệu PWM có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hàm analogWrite ().

Chân 5, 6: Ngắt

Khi chúng ta cần cung cấp một ngắt ngoài cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển khác, chúng ta có thể sử dụng các chân này. Các chân này có thể được sử dụng để cho phép ngắt INT0 và INT1 tương ứng bằng cách sử dụng hàm attachInterrupt (). Các chân có thể được sử dụng để kích hoạt ba loại ngắt như ngắt trên giá trị thấp, tăng hoặc giảm mức ngắt và thay đổi giá trị ngắt.

Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI

Khi bạn không muốn dữ liệu được truyền đi khơng đồng bộ, bạn có thể sử dụng các chân ngoại vi nối tiếp này. Các chân này hỗ trợ giao tiếp đồng bộ với SCK. Mặc dù phần cứng có tính năng này nhưng phần mềm Arduino lại khơng có. Vì vậy, bạn phải sử dụng thư viện SPI để sử dụng tính năng này.

Chân 16: Led

Khi bạn sử dụng chân 16, đ èn led trên bo mạch sẽ sáng.

30

Như đã đề cập trước đó UNO có 6 chân đầu vào tương tự nhưng Arduino Nano có 8 đầu vào tương tự (19 đến 26), được đánh dấu A0 đến A7. Điều này có nghĩa là bạn có thể kết nối 8 kênh đầu vào tương tự để xử lý. Mỗi chân tương tự này có một ADC có độ phân giải 1024 bit (do đó nó sẽ cho giá trị 1024). Theo mặc định, các chân được đo từ mặt đất đến 5V. Nếu bạn muốn điện áp tham chiếu là 0V đến 3.3V, có thể nối với nguồn 3.3V cho chân AREF (pin thứ 18) bằng cách sử dụng chức năng analogReference (). Tương tự như các chân digital trong Nano, các chân analog cũng có một số chức năng khác.

Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C

Khi giao tiếp SPI cũng có những nhược điểm của nó như cần 4 chân và giới hạn trong một thiết bị. Đối với truyền thông đường dài, cần sử dụng giao thức I2C. I2C hỗ trợ chỉ với hai dây. Một cho xung (SCL) và một cho dữ liệu (SDA). Để sử dụng tính năng I2C này, chúng ta cần phải nhập một thư viện có tên là Thư viện Wire.

Chân 18: AREF

Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC. Chân 28: RESET

31

Đây là chân reset mạch khi chúng ta nhấn nút rên bo. Thường được sử dụng để được kết nối với thiết bị chuyển mạch để sử dụng làm nút reset.

Hình 4.7 Chân ICSP

ICSP là viết tắt của In Circuit Serial Programming, đại diện cho một trong những phương pháp có sẵn để lập trình bảng Arduino. Thơng thường, một chương trình bộ nạp khởi động Arduino được sử dụng để lập trình một bảng Arduino, nhưng nếu bộ nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng, ICSP có thể được sử dụng thay thế. ICSP có thể được sử dụng để khôi phục bộ nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng.

Mỗi chân ICSP thường được kết nối với một chân Arduino khác có cùng tên hoặc chức năng. Ví dụ: MISO của Nano nối với MISO / D12 (Pin 15). Lưu ý, các chân MISO, MOSI và SCK được ghép lại với nhau tạo nên hầu hết giao diện SPI.

32

Bảng 4.6: Thông sô kỹ thuật ICSP Arduino là ISP ATMega328

Vcc/5V Vcc GND GND MOSI/D11 D11 MISO/D12 D12 SCK/D13 D13 D10 Reset

 Ưu điểm, nhược điểm của arduino nano

 Trước hết là về ưu điểm

Có thể sử dụng ngay:

Ưu điểm lớn nhất của Arduino là có thể sử dụng ngay. Vì Arduino là một bộ hồn chỉnh gồm bộ nguồn 3-5V, một ổ ghi, một bộ dao động, một vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED và các giắc cắm. chúng ta không cần phải suy nghĩ về các kết nối lập trình hoặc bất kỳ giao diện nào khác. Chỉ cần cắm nó vào cổng USB của máy tính. Các mẫu có sẵn, kích thước nhỏ gọn

Một ưu điểm lớn khác của Arduino là thư viện các mẫu có sẵn trong phần mềm Arduino chúng ta có thể dễ dàng lựa chọn

Với Kích thước nhỏ gọn và các tính năng giống với phiên bản Arduino Uno nên Arduino Nano trở thành một lựa chọn lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng thực hiện các projects trong đó kích thước của các thành phần điện tử được tối ưu. Này Ưu Điểm Các chức năng giúp đơn giản hóa cơng việc:

33

Trong q trình mã hóa Arduino, chúng ta sẽ nhận thấy một số chức năng giúp đơn giản hóa cơng việc. Một ưu điểm khác của Arduino là khả năng chuyển đổi đơn vị tự động của nó. Trong q trình gỡ lỗi (debug), chúng ta khơng phải lo lắng về chuyển đổi đơn vị. Chỉ cần chú ý vào các phần chính của project mà không phải lo lắng về các vấn đề phụ.

Cộng đồng lớn:

Hiện nay có rất nhiều diễn đàn trên internet nói về Arduino. Kỹ sư và các chuyên gia đang thực hiện dự án của họ thông qua Arduino. Chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy mọi thơng tin về arduino. Vì vậy, có thể kết ḷn lợi thế của Arduino là trong khi làm việc trên các project khác nhau, chúng ta chỉ cần lo về ý tưởng sáng tạo. Phần còn lại Arduino sẽ lo hết.

 Nhược điểm khi lựa chọn arduino

Cấu trúc:

Cấu trúc của Arduino cũng là nhược điểm của nó. Trong khi xây dựng một dự án thì chúng ta phải làm cho kích thước của nó càng nhỏ càng tốt. Nhưng với cấu trúc lớn của Arduino chúng ta phải gắn với PCB có kích thước lớn.

Hạn chế:

Có một hạn chế khi sử dụng Arduino Nano đó là khơng đi kèm giắc nguồn DC, có nghĩa là không thể cung cấp nguồn điện bên ngồi thơng qua các chân Arduino Nano như các phiên bản Arduino Uno và Arduino Mega.

4.2.2 Dây kết nối

Dây cáp Arduino là sản phẩm dùng kết nối, giao tiếp và nạp code cho Arduino. được thiết kế 2 đầu usb đực- Type B đực tương thích các loại máy tính hoặc laptop.

Thông số kỹ thuật:

34 - Chất liệu vỏ: nhựa

- Màu sắc: Xanh dương trong suốt - Lõi có bọc vỏ chống nhiễu - Chiều dài dây: 30cm

- Tương thích sử dụng cho arduino Uno, Arduino Uno smd, Arduino Nano… - Thích hợp nạp code cho arduino, dây tín hiệu cho máy in

 Chức năng

 Dây cáp này dùng để kết nối arduino với máy tính  Kết nối an toàn, liên tục và ổn định cho dữ liệu.

 Vật liệu cấu tạo tốt, cứng cáp, chống chịu va đập, chống cháy nổ, bảo vệ mạch điện an toàn, mang lại sự an tâm tuyệt đối khi sử dụng.

 Thiết kế tinh tế với màu sắc hiện đại, mang lại sự sang trọng cho thiết bị khi sử dụng

Hình 4.8 Dây cáp kết nối Arduino 4.2.3 Chọn rơ le 4.2.3 Chọn rơ le

Rơ le là một cơng tắc điện tự động. Dịng điện chạy qua cuộn dây rơ le sinh ra từ trường hút lõi sắt non, từ đó làm đổi cơng tắc. Dịng điện qua cuộn dây có thể được bật hoặc tắt, do đó, rơle có hai vị trí chuyển đổi. Rơle được sử dụng phổ biến trong các

35

bo mạch điều khiển tự động, chuyên dùng để đóng ngắt dịng điện lớn mà hệ thống mạch điều khiển không thể can thiệp trực tiếp người ta sẽ sử dụng rơ le để đóng ngắt dịng điện lớn. Rơle có nhiều hình dạng, kích thước và chân cắm khác nhau.

Các chân trên rơ le

Rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Việc rơle ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào dòng điện chạy qua rơle. Trên rơ le có 3 ký hiệu: NO, NC và COM.

Trạng thái, biểu tượng của rơ le COM (common): Là chân chung để kết nối đường dây nguồn dự phịng, ln được kết nối với một trong hai chân cịn lại. Cịn việc đấu vào chân nào thì tùy vào trạng thái làm việc của rơ le.

NC và NO là hai chân chuyển đổi: NC (thường đóng): nghĩa là thường đóng. Tức là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ + NO (Thường Mở): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dịng điện chạy qua cuộn dây), chân COM sẽ được nối với chân này. Khi rơ le ở trạng thái TẮT, nếu bạn muốn dịng điện có thể điều khiển được, hãy kết nối COM và NC. Khi rơ le được bật, dịng điện bị cắt. Nếu khơng, hãy kết nối COM và NO.

 Cấu tạo của rơ le gồm 3 phần:

1. Cuộn dây đóng vai trị là nam châm điện. 2. Cần dẫn động

3. Các chân

36  Ngun lí hoạt động của Relay

Khi dịng điện chạy qua mạch thứ nhất (1), nó kích hoạt nam châm điện (màu nâu). Tạo ra từ trường (màu xanh) thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kích hoạt mạch thứ hai (2). Khi tắt nguồn, một lò xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa.

 Chức năng của rơ le

Chuyển mạch nhiều dòng điện hoặc điện áp sang các tải khác nhau sử dụng một tín hiệu điều khiển.

Cách ly các mạch điều khiển khỏi mạch tải hoặc mạch được cấp điện xoay chiều khỏi mạch được cấp điện một chiều.

Giám sát các hệ thống an toàn cơng nghiệp và ngắt điện cho máy móc nếu đảm bảo độ an toàn.

Sử dụng một vài rơ-le để cung cấp các chức năng logic đơn giản như ‘AND,’ ‘NOT,’ hoặc ‘OR’ cho điều khiển tuần tự hoặc khóa liên động an toàn.

 Phân Loại Rơ le

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại Relay với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau. Vì vậy có nhiều cách để phân loại Relay.

 Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm:

· Rơ le điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng...) · Rơ le nhiệt

· Rơ le từ

· Rơ le điện từ - bán dẫn, vi mạch · Rơ le số

 Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành:

37

· Rơ le không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở...

 Phân loại theo đặc tính tham số vào: · Rơ le dòng điện

· Rơ le điện áp · Rơ le công suất

 Phân loại theo cách mắc cơ cấu:

· Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.

· Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thơng qua biến áp do lường hay biến dịng điện.  Ứng dụng của Rơ le

Ngày nay, rơ-le được ứng dụng nhiều trong việc khắc phục những vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao và đòi hỏi sự an toàn trong quá trình thực hiện. Relay được dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác trong hệ thống sơ đồ mạch điện điều khiển. Không những vậy, rơ le còn được làm phần tử đầu ra và cách ly được điện áp giữa các phần chấp hành như: điện xoay chiều, điện áp lớn với phần điều khiển để truyền tín hiệu cho bộ phận phía sau. Được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt bởi tính năng tự động hóa.

Chọn Relay cho mơ hình  Yêu cầu:

· Rơ le phải hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ tương đối. · Điện áp điều khiển phù hợp với mơ hình.

· Thời gian tác động của Relay đối với thiết bị nhanh.

38

Hình 4.10 Rơ le SRD-12VDC-SL-C