Lựa chọn thiết bị dựa trờn tớnh năng và cụng dụng trong hệ thống điều khiển, đặc biệt là việc lựa chọn cỏc cảm biến.Vị trớ và nhiệm vụ của cảm biến trong hệ thống điều khiển như hỡnh 4. 5.
BIẾN ĐỔI ĐẠI LƯỢNG
Điện năng
Tớn hiệu củađại lượng vật lý Tớn hiệu cần truyền Đại lượng vật lý cần phỏt hiện XỬ Lí THễNG MINH Điện năng BỘ CẢM BIẾN BỘ XỬ Lí
- Cảm biến lưu lượng:
Việc lựa chọn cảm biến gặp nhiều khú khăn do hiện nay, cảm biến lưu lượng cú sẵn trờn thị thường cú giải đo lớn khụng phự hợp với đối tượng nghiờn cứu. Cảm biến được sử dụng cú dải đo từ 0,05l/ph đến 5l/ph phự hợp trong điều kiện phục vụ cho cụng tỏc thử nghiệm theo phương ỏn đó lựa chọn. Dưới đõy là cỏc thụng số cơ bản của cảm biến lưu lượng được chọn kiểu tua-bin.
Bảng 4.1. Thụng số đặc trưng của cảm biến lưu lượng
Tờn cảm biến Cảm biến lưu lượng kiểu tua-bin
Hóng sản xuất Nhật Bản
Vật liệu chế tạo Nylon 12
Vật liệu chế tạo cỏnh tua- bin của cảm biến Nylon 12 composit
Áp suất vận hành 200 PSIG
Độ nhớt 0.8 – 16 Centistokes
Nguồn cung cấp 5 – 24 VDC 8mA
Nhiệt độ làm việc -200c -1000c
Sai số đo 3%
-Cảm biến nhiệt độ :
Cảm biến nhiệt độ cú nhiều chủng loại như: Cặp nhiệt điện (Thermocouple), nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector), Thermistor, Bỏn dẫn (Diode, IC). Ngoài ra cũn cú loại đo nhiệt khụng tiếp xỳc (hỏa kế- Pyrometer) dựng hồng ngoại hay lazer.
Lựa chọn cảm biến phải căn cứ vào điều kiện, mụi trường làm việc của cảm biến, mức độ phổ biến cũng như giỏ thành... đối với hệ thống thiết bị phối trộn.
Ta chọn cảm biến kiểu cặp nhiệt điện (Thermocouper) là thớch hợp. Cảm biến cặp nhiệt điện bền, đo được nhiệt độ cao, được bỏn phổ biến trờn thị trường với giỏ thành tương đối rẻ. cảm biến kiểu cặp nhiệt điện cú cấu tạo gồm 2 chất liệu kim loại khỏc nhau, hàn dớnh một đầu. Khi cú sự chờnh lệch nhiệt độ giữa đầu núng và đầu lạnh thỡ sẽ phỏt sinh 1 sức điện động e tại đầu lạnh.
Thụng số kỹ thuật của cảm biến như sau: Giải đo: 0 – 1370 oC
Độ phõn giải: 4àV/ oC -Cảm biến tốc độ :
Cỏc cảm biến quang điện được sử dụng phổ biến trong cỏc ứng dụng xỏc định chớnh xỏc cỏc chuyển động cơ học. Cấu tạo của cảm biến quang điện bao gồm một led hồng ngoại và một phototransistor đặt trong cựng một vỏ bọc. Led hồng ngoại là nguồn phỏt súng hồng ngoại (infrared emitters). Vật liệu chế tạo nú là GaAs với vựng cấm cú độ rộng khoảng 1,43 ev tương ứng với bức xạ khoảng 900 nm. Để thu súng hồng ngoại người ta dựng phototransistor. Phototransistor là một linh kiện tổ hợp quang điện đơn giản gồm một photodiode nhạy với ỏnh sỏng hồng ngoại và một transistor để khuyếch đại. Với hiệu ứng quang điện phototransistor sẽ cho một điện thế khi nhận được ỏnh sỏng hồng ngoại.
Cỏc loại cảm biến quang điện được bỏn thụng dụng trờn thị trường với tờn gọi cụng tắc ỏnh sỏng thụng suốt (photointerrupers) hoặc cụng tắc ỏnh sỏng phản chiếu (photoreflectors).
Cụng tắc ỏnh sỏng thụng suốt gồm 1 led hồng ngoại và 1 phototransistor được đặt đối
Hỡnh 4.8. Cụng tắc ỏnh sỏng thụng suốt
Hỡnh 4.9. Cụng tắc ỏnh sỏng phản chiếu
diện nhau. Tất cả những nguyờn nhõn làm giảm hay mất đi ỏnh sỏng giữa hai linh kiện đều cho ta một tớn hiệu điện ở ngả ra của phototransistor.
Trong cụng tắc ỏnh sỏng phản chiếu led hồng ngoại và phototransistor được đặt cạnh nhau. Bất cứ vật thể nào đặt gần hai linh kiện đều tạo ra dũng quang điện ở phototransistor.
Ta chọn cảm biến quang loại H12A5S cú sẵn trờn thị trường. Thụng số kỹ thuật của cảm biến như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điện ỏp cung cấp đầu vào: 1,2 VDC, dũng cung cấp: 20 mA. Điện ỏp ngừ ra: 5V, dũng ngừ ra: 10 àA.
Thời gian cần thiết để phỏt 1 xung là100 às. Bao gồm 4 às cho sườn lờn, 5 às cho Sườn xuống và khoảng thời gian cũn lại để duy trỡ mức cao.
Tần số xung giới hạn: 10 KHz. Nhiệt độ làm việc: - 20 ữ 85 0C. - Cảm biến cài đặt cỏc giỏ trị đầu vào:
Ta chọn cảm biến kiểu biến trở cú sẵn trờn thị trường. Giỏ trị của biến trở được đưa về bộ ADC tớch hợp sẵn trờn vi điều khiển, kết quả đo lường được ECU sẽ chuyển đổi, tớnh toỏn và quyết định mức tải yờu cầu và cú cỏc điều chỉnh thớch hợp cho bộ điều khiển motor và bộ gia nhiệt. Để đảm bảo dũng đủ nhỏ, ta chọn giỏ trị của biến trở là 20 KΩ.
- Thiết bị hiển thị:
Hiện nay trờn thị trường cú nhiều thiết bị hiển thị khỏc nhau như: led 7 đoạn, LCD, … sử dụng LCD cho phộp hiển thị nhiều dũng một lỳc và tiện lợi hơn là LCD khụng chiếm quỏ nhiều tại
nguyờn của vi điều khiển và nhiều khụng gian của bảng điều khiển. Chọn LCD Hitachi HD44780 20 kớ tự x 4 dũng cho phộp hiển thị đồng thời cỏc thụng số đầu vào và đầu ra theo yờu cầu điều khiển như hỡnh 4.10.
Thụng số của Hitachi HD44780 như sau: Điện ỏp cung cấp: 2,7 ữ 5,5 VDC Dũng tiờu thụ: 2,5 mA
Nhiệt độ làm việc: 50 0C
- Cỏc van: Cỏc van được sử dụng trong hệ thống thiết bị phối trộn cú nhiệm vụ đúng mở lưu lượng dầu đi qua nhờ vào hoạt động của solenoid gắn trờn van.
Thụng số của van điện từ:
Nhà chế tạo: UNI-D; Mó hiệu: UD-8 DC24V; Nguồn cấp: điện 1 chiều 24v.
- Lọc dầu: Bộ lọc dầu cú chức năng lọc cỏc chất làm bẩn dầu. Cú nhiều loại và kớch cỡ bộ lọc khỏc nhau, do tớnh chất của thiết bị nờn ta chọn loại lọc dầu cú màng kim loại được dệt dầy cú kớch cỡ 10micron, lưới lọc được bố trớ trong ống nối cứng ngay dưới đỏy thựng chứa dầu, để trỏnh hư hỏng cỏc thiết bị khi dầu đi qua do cỏc hạt bụi bẩn.
-Đường ống dẫn dầu: Chọn ống mềm được chế tạo từ ba lớp. Vật liệu lớp trong cựng bằng cao su tổng hợp, chất liệu cao su được xỏc định bằng khả năng chịu nhiệt, tớnh chất húa lý của nhiờn liệu. Cỏc lớp ở giữa là cỏc lớp tăng cường độ bền cho ống, làm bằng sợi vải. Kớch thước của ống mềm được xỏc định phự hợp với đường kớnh của cửa ra, cửa vào của van và cảm biến lưu lượng.
- ECU:
Hiện nay, trờn thị trường cú rất nhiều loại vi điều khiển khỏc nhau, cú thể kể ra 1 loạt cỏc vi điều khiển thụng dụng như: họ 8051, họ vi điều khiển AVR của hóng Atmel, họ PIC của hóng Microchip… Căn cứ vào cỏc yờu cầu của hệ thống điều khiển chọn vi điều khiển ATMEGA16 để xõy dựng mạch xử lớ trung tõm cho bộ điều khiển.
Vi điều khiển ATMEGA16, một trong những vi điều khiển thuộc họ AVR. Đõy là một vi điều khiển cú cấu trỳc khỏ phức tạp, cú đầy đủ chức năng của họ AVR. ATMEGA16 là một vi điều khiển CMOS 8 bit cụng suất thấp trờn nền kiến trỳc AVR kiểu RISC với nhiều tớnh năng được xem là nổi bật so với nhiều vi điều khiển khỏc. Trờn ATMEGA16 tớch hợp nhiều bộ phận ngoại vi, với 32 đường dẫn I/O lập trỡnh được, 2 bộ truyền nhận UART, một bộ giao diện SPI đồng bộ, một giao diện TWI đồng bộ tương thớch I2C, 3 bộ Timer/Counter 8 bit, 1 bộ Timer/Counter 16 bit với chức năng so sỏnh và bắt mẫu, 4 lối ra điều biến độ rộng xung, một đồng hồ thời gian thực (RTC-Timer), một bộ biến đổi ADC 10 bit 8 kờnh lối vào, một bộ phỏt hiện trạng thỏi sụt nguồn nuụi, một bộ so sỏnh Analog, một bộ định thời Watchdog. So với cỏc vi điều khiển khỏc thỡ ATMEGA16 cú tốc độ xung nhịp tương đối cao, xung nhịp bộ tạo dao động cũng là xung nhip của hệ thống nờn tốc độ xử lớ là tương đối cao. Kết hợp với khả năng thực hiện lệnh
trong 1 chu kỡ xung nhịp, ATMEGA16 cú thể đạt đến tốc độ xử lớ 1 triệu lệnh/giõy ở tần số 1 Mhz. Bộ nhớ chương trỡnh và dữ liệu được tớch hợp ngay trờn chip với 3 cụng nghệ nhớ khỏc nhau: bộ nhớ EPROM xúa được kiểu flash dựng cho mó chương trỡnh, bộ nhớ EEPROM xúa được bằng điện, nội dung vẫn giữ nguyờn sau khi mất điện nguồn được sử dụng trong thời gian thực thi hệ thống và cuối cựng là bộ nhớ RAM dựng cho cỏc biến, nội dung của bộ nhớ này sẽ tự mất đi khi tắt điện ỏp nguồn.
Hỡnh 4.11. Sơ đồ chõn và sơ đồ đúng gúi của vi điều khiển Atmega16
Atmega16 hỗ trợ cho việc lập trỡnh bằng ngụn ngữ cấp cao với nhiều phần mềm hỗ trợ như Win: AVR, CodeVisionAVR C, ICCAVR. C - CMPPILER của GNU… tạo nhiều thuận lợi cho người viết chương trỡnh thụng qua việc sử dụng cỏc thư viện cú sẵn của cỏc chương trỡnh này.
`