2.5.8 Truyền số liệu và điều khiển từ xa qua mạng
Hệ thống đo đạc thu thập đã xây dựng ở trên sử dụng hệ điều hành Linux và board mạch NGW100 vì thế hệ thống đã hỗ trợ sẵn các giao thức TCP/IP và WebServer cho phép truyền dữ liệu qua card mạng Ethernet và có thể thiết lập nhƣ một máy tính dịch vụ Web.
Công việc phải làm để xây dựng hệ truyền số liệu và điều khiển từ xa qua mạng:
- Xây dựng giao diện ngƣời dùng, quản lý ngƣời dùng.
- Xây dựng cơ chế truyền tập tin, quản lý tập tin và nhận tập tin.
- Xây dựng cơ chế truyền lệnh và nhận lệnh từ ngƣời dùng quản lý quá trình đo.
Xây dựng Web server trên hệ thống
Hệ thống đƣợc xây dựng chủ yếu phục vụ cho việc đo đạc các thông tin ở xa. Do đó một trong những yêu cầu đối với hệ thống là khả năng truyền và hiển thị thông tin đơn giản, tiện dụng cho ngƣời sử dụng. Từ u cầu đó, chúng tơi đã xây dựng Web server trên hệ thống, cho phép ngƣời sử dụng có thể truy cập vào hệ thống để lấy thông tin và điều khiển từ bất cứ nơi nào có internet thơng qua giao diện web html.
Web server cho hệ thống gồm có 2 phần chính nhƣ sau:
- Phần hiển thị nội dung: là nơi hiển thị các thông tin về nhiệt độ, độ ẩm trong lần đo gần nhất và file dữ liệu cho phép ngƣời sử dụng download file số liệu về.
- Phần thiết lập: cho phép ngƣời sử dụng thay đổi thông tin về khoảng thời gian giữa các lần đo, hoặc xóa file số liệu sau khi đã nhận về nhằm giải phóng bộ nhớ lƣu trữ để có thể hoạt động đƣợc lâu hơn. Tuy nhiên, ngƣời sử dụng buộc phải đăng nhập để có thể thiết lập hệ thống.
Từ thực tế với những yêu cầu đối với Web server của hệ thống, tôi đã thiết kế xây dựng Web server cho hệ thống sử dụng kết hợp ngôn ngữ HTML làm giao diện chính và Shell Script (thực chất là sử dụng trực tiếp các lệnh của hệ điều hành) để thực hiện các tác vụ khác nhƣ thay đổi chức năng, hiển thị các thông tin luôn cập nhật.
CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ
3.1 Khảo sát giao tiếp 1-dây với cảm biến đo nhiệt độ DS18b20
Việc khảo sát giao tiếp 1-dây đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng máy giao động ký quan sát giao tiếp giữa thiết bị chủ với cảm biến. Thiết bị chủ gửi xung reset, gửi lệnh Skiprom, gửi lệnh Convert T, Read Scratchpad, và đọc dữ liệu gửi về từ DS18B20.
Hình 3.1 Giản đồ giao động ký tín hiệu giao tiếp 1-dây của cảm biến DS18B20.
Hình 3.2 Giản đồ dao động ký các xung của một quá trình nhận lệnh và truyền dữ liệu của cảm biến DS18B20.
Trong đó chia thành 3 phần :
Phần 1: là tín hiệu của lệnh SKIP ROM (CCh) và CONVERT T(44h) truyền từ bộ điều khiển tới cảm biến.
Hình 3.3 giản đồ xung của giai đoạn 1 của quá trình nhận lệnh và truyền dữ liệu của cảm biến DS18B20.
Xung 11 là từ bộ điều khiển phát ra (reset) truyền tới cảm biến, xung 12 là từ cảm biến trả lời lại bộ điều khiển (báo hiện có mặt). Các xung 13 là tín hiệu
mang câu lệnh SKIP ROM (CCh) và CONVERT T(44h) từ bộ điều khiển truyền đi tới cảm biến.
Phần 2: là tín hiệu của lệnh SKIP ROM (CCh) và READ SCRATCHPAD (BEh) truyền từ bộ điều khiển tới cảm biến.
Hình 3.4 giản đồ xung của giai đoạn 2 của quá trình nhận lệnh và truyền dữ liệu của cảm biến DS18B20.
Xung 21 là từ bộ điều khiển phát ra (reset) truyền tới cảm biến, xung 22 là từ cảm biến trả lời lại bộ điều khiển (báo hiện có mặt). Các xung 23 là tín hiệu mang câu lệnh SKIP ROM (CCh) và READ SCRATCHPAD (BEh) từ bộ điều khiển truyền đi tới cảm biến.
Hình 3.5 giản đồ xung của giai đoạn 3- nhận dữ liệu từ cảm biến, của quá trình nhận lệnh và truyền dữ liệu của cảm biến DS18B20.
Nhƣ trên ta thấy ứng với mỗi bit dữ liệu đƣợc truyền đi có một khoảng thời gian nhỏ đƣờng truyền đƣợc kéo lên mức cao, tạo thành xung đồng bộ.
3.2 Khảo sát hệ mạch đo độ ẩm
Khảo sát hệ mạch đo độ ẩm với sơ đồ mạch ở hình 2.1.
Với R2=470k R4=68k và cảm biến HS1100
Việc khảo sát được tiến hành như sau:
Đƣa thiết bị đo chuẩn và cảm biến vào cùng một hộp kín. Thiết bị đo chuẩn cho phép theo dõi đƣợc sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm trong hộp kín khi ta tiến hành thí nghiệm. Tiếp theo, thay đổi chậm độ ẩm tƣơng đối của hộp kín để hộp kín có độ ẩm tƣơng đối đồng đều, ghi lại độ ẩm từ thiết bị đo chuẩn và tần số của mạch. Qua việc tiến hành khảo sát thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
RH% 48 51 55 58 61 64 67 70 F(Hz) 7908.4 7879.8 7816.8 7785.5 7720.1 7678.8 7635.8 7583.1 F(Hz)-
math 7941.28 7896.84 7837.08 7791.82 7746.15 7700.01 7653.37 7606.17
Trong đó:
RH % là độ ẩm tƣơng đối đọc từ thiết bị đo chuẩn F(Hz) là tần số đo đƣợc của mạch
F(Hz)- math là tần số tính tốn từ cơng thức đƣa ra bởi datasheet của nhà sản xuất .
Và đồ thị thu đƣợc nhƣ sau:
Hình 3.6 Đồ thị so sánh tần số của hệ mạch đo độ ẩm từ kết quả tính tốn và đo thực tế khi thay đổi độ ẩm tương đối
Sai số tính đƣợc là : 21.8 Hz
Nhận xét: từ đồ thị ta thấy hệ mạch đo có tần số nhỏ hơn so với tần số tính từ datasheet của nhà sản xuất cung cấp. Điều này là do hệ mạch có điện dung ký sinh mà ta đã bỏ qua trong q trình tính tốn. Ta có thể điều chỉnh lại trong q trình chuẩn hóa hệ mạch đo.
3.3 Chuẩn hóa hệ mạch đo độ ẩm
Chuẩn hóa sau khi đo và xử lý số liệu. Bằng phƣơng pháp tối bình phƣơng tối thiểu. Ta thu đƣợc điện dung ký sinh của hệ = 0.0035 pF. Và chỉnh lại sự phụ thuộc tần số vào độ ẩm nhƣ sau:
12 7 3 5 2 3
1
ln(2)182.3 (1.25 1.36 2.19 0.90 0.0035)(68000 2 * 470000)
f
RH RH RH
Dựa trên đồ thị của sự phụ thuộc tần số F vào RH để đơn giản hóa ta có thể coi quan hệ trên là tuyến tính.
f=k.RH + f0
Dựa vào bảng số liệu khảo sát và kết quả xử lý số liệu tính đƣợc:
k = - 14.805 ; và f0 = 8680
hay ta có
RH (%) = (8680 – f) / 14.805
Từ các kết quả này ta sẽ sử dụng vào việc tính độ ẩm của hệ thống, đo tần số f ta tính đƣợc độ ẩm tƣơng đối RH .
3.4 Khảo sát căn chỉnh và chuẩn hóa hệ đo
Khảo sát hệ đo nhiệt độ.
Việc khảo sát hệ đo nhiệt độ đƣợc thực hiện bằng cách cho cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ của nƣớc cân bằng nhiệt với một nhiệt kế lấy làm chuẩn (ở đây là nhiệt kế Ebro TTX 100 của Đức). Quá trình khảo sát lấy số liệu chia thành hai giai đoạn.
- Giai đoạn 1, đo nhiệt độ của 1 cốc nƣớc đá đang tan, để đá tan hết rồi, nhiệt độ của cốc nƣớc tăng dần về nhiệt độ môi trƣờng (22.4 độ C) và ghi số liệu.
- Giai đoạn 2, đo nhiệt độ của cốc nƣớc nóng, để nƣớc nóng nguội dần về nhiệt độ môi trƣờng (22.4 độ C) và ghi số liệu.
Kết quả quá trình đo đƣợc bảng số liệu sau:
Đo bằng TTX 100
Ebro Đo bằng ds18b20 Sai khác
Đơn vị [độ C] Đơn vị [độ C] Đơn vị [độ C]
0.3 0.4 0.1 1.4 1.5 0.1 1.9 2 0.1 5.3 5.3 0 5.7 5.8 0.1 5.9 5.9 0 6 6 0 6.2 6.3 0.1 6.8 6.9 0.1 7.8 7.8 0 8 8.1 0.1 8.2 8.3 0.1 8.9 8.9 0 9.2 9.2 0 9.5 9.6 0.1 10.3 10.3 0 11 11 0 11.5 11.6 0.1 12 12.1 0.1 15.3 15.5 0.2 16.1 16.1 0 17.3 17.4 0.1 19.1 19.3 0.2 21.7 21.7 0 22.4 22.5 0.1 23.6 23.6 0 25.1 25.1 0 31.2 31.4 0.2
33.6 33.8 0.2 35.4 35.7 0.3 37.2 37.1 0.1 38.7 38.9 0.2 42.3 42.2 0.1 45.6 45.3 0.3 48.5 48.8 0.3 52.3 52.6 0.3 53.4 53.6 0.2 54.4 54.2 0.2 56 55.8 0.2 57.6 57.6 0 58.8 58.8 0 60 60.1 0.1 62.1 61.9 0.2 67.5 67.2 0.3 70.4 70.1 0.3 73.8 73.5 0.3 77.1 77.2 0.1 79.2 79.3 0.1 82.5 82.8 0.3 88.5 88.1 0.4