Khối Vi điều khiển ATMEGA 16 3.1.3.1.
Đây là mạch rất quan trọng, là đầu não của bộ điều khiển, là bộ xử lý trung tâm của hệ thống.
Mạch Vi điều khiển ATMEGA 16 đảm nhận đọc giá trị từ cảm biến, tính toán góc mở triac của board công suất tạo nhiệt, điều khiển quạt thoát nhiệt, trao đổi dữ liệu với máy tính. Thi hành các mệnh lệnh từ ngƣời dùng qua các nút nhấn. Điều khiển hoạt động hiển thị LCD.
Mạch điện:
- Sơ đồ nguyên lý:
Xem sơ đồ nguyên lý khối mạch vi điều khiển trang 59.
- Mạch in PCB: đƣợc thiết kế bằng phần mềm Orcad layout 10.5.
Nguyên lý hoạt động:
Mạch điện bao gồm Vi điều khiển ATMEGA 16, các linh kiện phụ trợ giúp vi điều khiển hoạt động, các điện trở treo, các tụ lọc nguồn, lọc nhiễu và các Jump cắm các dây bus kết nối với các mạch điện khác. Với chức năng xử lý các hoạt động của hệ thống, chƣơng trình hoạt động của vi điều khiển ATMEGA 16 đảm nhận:
- Đọc kết quả đo nhiệt độ từ cảm biến DS18B20.
- Bằng cách phát hiện điểm 0 (Zero) của nguồn điện 220VAC, từ nhiệt độ đặt và nhiệt độ hiện tại tính toán góc mở triac, điều khiển triac cung cấp điện cho mâm nhiệt tạo ra nhiệt độ lò sấy.
- Xử lý các thao tác ngƣời dùng điều khiển từ các nút nhấn nhƣ: Điều khiển bật tắt lò sấy cài đặt nhiệt độ, hẹn giờ, chế độ hoạt động, thời gian.
- Duy trì nhiệt độ an toàn cho lò sấy khi ở chế độ tắt lò sấy.
- Gởi giá trị nhiệt độ lên máy tính và nhận giá trị nhiệt độ đặt từ máy tính. - Hiện thị các thông tin của hệ thống ra màn hình LCD.
Khối công suất 3.1.3.2.
Khối công suất bao gồm: Mạch nguồn, mạch phát hiện điểm Zero, mạch động lực van triac. Đây là Khối mạch điện chính trong hệ thống đảm nhận:
- Cung cấp điện áp cho toàn mạch, ổn áp 5V- 1A và ổn áp 12V- 1A.
- Nhận lệnh từ vi điều khiển đóng mở van triac cung cấp điện cho quá trình sấy và điều khiển quạt hút nhiệt.
- Phát hiện điểm Zero của điện lƣới gởi về vi điều khiển.
Mạch điện:
- Sơ đồ nguyên lý: Xem sơ đồ nguyên lý khối mạch công suất trang 62.
Nguyên lý, nhiệm vụ của một số linh kiện chính trong mạch:
- Triac BTA41:
Triac là phần tử bán dẫn gồm 5 lớp bán dẫn tạo nên cấu trúc p-n-p-n nhƣ ở Thyristor theo cả 2 chiều giữ các cực A1 và A2, do đó có thể dẫn dòng theo cả 2 chiều giữa A1 và A2.
Triac có thể coi là 2 Thyristor đấu song song ngƣợc. Triac có thể điều khiển cho mở dẫn dòng bằng cả xung dƣơng lần xung âm.
Hình 3.6. Ký hiệu Triac Triac đƣợc ứng dụng trong việc điều khiển, điều chỉnh điện áp xoay chiều và trong các công tắc tơ tĩnh.
Triac BTA41 chịu đƣợc dòng điện IT(RMS) 40A, điện áp 800V. Bảng 3.1. Thông số BTA41
Nhiệm vụ của BTA41 trong hệ thống là nhận lệnh từ vi điều khiển điều chỉnh điện áp cấp cho mâm nhiệt.
Vi điều khiển sẽ xuất ra xung kích Opto-Triac, kích mở dẫn dòng Triac. Thời điểm mở triac do vi điều khiển tính toán.
Mạch điều chỉnh điện áp còn có thêm một số linh kiện phụ trợ nhƣ Opto-Triac, điện trở.
- Mosfet IRF540N: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mosfet ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là Transistor hiệu ứng trƣờng, một loại Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thƣờng, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trƣờng để tạo ra dòng điện.
Mosfet là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn, có tầng số đóng cắt cao, chịu đƣợc dòng điện, điện áp lớn. Vì vậy Mosfet thƣờng đƣợc ứng dụng nhiều trong các mạch nguồn xung, các mạch điều khiển, điều chỉnh điện áp 1 chiều, mạch điều rộng xung PWM.
Mosfet IRF540N chịu đƣợc điện áp tối đa VDSS 100 V, dòng điện tối đa ID 33A, trở kháng RDS(ON) 44 mΩ.
Nhiệm vụ của IRF540N là nhận lệnh từ vi điều khiển điều khiển hoạt động của quạt hút nhiệt. Vi điều khiển xuất xung điều khiển kích Opto PC817, kích IRF540N dẫn.
- IC 7812, 7805:
Đây là 2 loại IC ổn áp đầu ra dƣơng. Thƣờng đƣợc sử dụng cho những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao.
IC 7812 có đầu ra ổn áp +12V, với điều kiện dòng điện không vƣợt quá 1A, điện áp đầu vào từ 14,5 đến 27V.
IC 7805 có đầu ra ổn áp +5V, với điều kiện dòng điện không vƣợt quá 1A, điện áp đầu vào từ 7 đến 20V.
Nhiệm vụ của 2 IC trong mạch là tạo điện áp ổn định 12V và 5V cung cấp cho các mạch điện trong hệ thống hoạt động. Điện áp đầu vào lấy từ đầu ra của biến áp 220/15 VAC, đƣợc chỉnh lƣu qua diode cầu, san phẳng điện áp bằng tụ hóa 2200 uF/ 25V.
- Opto PC817:
Opto có tác dụng cách ly giữa 2 tầng mạch điện khác nhau. Nhằm chống nhiễu giữa 2 tầng, cách ly mạch điều khiển và mạch động lực hay giữa 2 tầng không có chung mass, chung nguồn.
Khối điều khiển và hiển thị 3.1.3.3.
Khối mạch bao gồm mạch hiển thị LCD, mạch bàn phím và mạch chuyển đổi USB sang RS232.
Mạch hiển thị nhận điều khiển từ MCU, hiển thị các thông tin hệ thống, giúp ngƣời dùng quan sát và điều khiển dễ dàng.
Mạch bàn phím điều khiển bao gồm 5 nút nhấn chức năng nhƣ: On/Off, Menu/OK, Esc, Tăng (+), Giảm (-). Giúp ngƣời dùng thiết lập, điều chỉnh và điều khiển hoạt động hệ thống.
Ngày nay một số máy tính không còn tích hợp cổng COM(RS232) vật lý. Để thuận tiện cho việc sử dụng cổng COM, Mạch chuyển đổi USB sang Cổng COM giúp có thể sử dụng truyền thông nối tiếp với RS232 mà không cần có cổng COM vật lý.
Mạch điện:
- Sơ đồ nguyên lý: Xem sơ đồ nguyên lý khối mạch điều khiển, hiển thị trang 66.
- Mạch in PCB: đƣợc thiết kế bằng phần mềm Orcad layout 10.5.
Nguyên lý, nhiệm vụ của LCD và PL2303HX:
- LCD 16x2:
Hình 3.8. Hình dạng LCD 16 x 2
LCD có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan, dễ dàng đƣa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẽ. LCD 16x2 là loại LCD gồm 16 kí tự x 2 dòng.
Bảng 3.2. Chức năng các chân LCD 16x2
Điều khiển LCD: Đầu tiên phải điều chỉnh độ tƣơng phản LCD thích hợp bằng cách vặn biến trở tƣơng phản trên mạch. Lập trình cho MCU điều khiển khởi tạo LCD, cài đặt số dòng, bật tắt con trỏ. Điều khiển các chân RS, RW, E với cái chế độ hoạt động. Xuất dữ liệu ra 8 bit DB0 – DB7 của LCD. LCD sẽ thực thi hành động tùy vào chế độ, mã lệnh hay mã kí tự nhận đƣợc.
- PL2303HX:
Đây là IC chuyên dụng trong việc chuyển đổi USB sang COM (RS232), IC khá phổ biến, giá thành rẽ, hoạt động ổn định. Sử dụng IC này không cần dùng đến IC Max232 và các linh kiện khác. Điện áp ra ở chuẩn TTL nên có thể kết nối thẳng đến vi điều khiển.
Trên thị trƣờng hiện nay có nhiều loại bộ chuyển đổi USB sang COM sử dụng IC này, ƣu điểm là rất gọn nhẹ, chất lƣợng tốt.