2. Thiết kế chi tiết cỏc thành phần trong hệ thống
2.6.4. Thiết bị đo nồng độ khớ CO2
•Mục tiờu, nhiệm vụ thiết kế
Trong nhà trồng thụng minh cú rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cõy trồng như tốc độ giú, độẩm, nhiệt độ, nồng độ khớ CO2, O2…Chớnh vỡ vậy việc thiết kế chế tạo cỏc thiết bị đo cỏc yếu tố trờn để phục vụ cho hoạt động của một nhà trồng thụng minh là rất quan trọng. Thiết bị đo khớ CO2 cho một khu trồng khoảng 200m2 trong nhà trồng thụng minh rộng 1000m2 gồm 5 khu.
•Chức năng của thiết bị.
- Đo nồng đo khớ CO2 với dải đo từ 0%-100%.
- Hiển thị giỏ trị nồng độ khớ CO2đo được qua LED 7 thanh.
- Truyền thụng với thiết bị chủ và cỏc thiết bi khỏc qua cổng RS 485. •Thiết kế phần cứng.
Đ Sơđồ khối của thiết bị.
Hỡnh 3.47. Sơđồ khối đầu đo CO2
Đ Chức năng cỏc khối.
* Khối nguồn nuụi : dựng nguồn một chiều 7,2V để nuụi toàn bộ thiết bị. * Khối cảm biến: Ta dựng 2 loại sensor như sau: SENSOR Hiển thị LED 7 thanh Khối kết nối truyền thụng RS485 (SN75176) VI XỬ Lí Atmega 16 NGUỒN 1 CHIỀU Khuyếch đại chuẩn
+ Sensor đo khớ CO2 là NAP21A của hóng NEMOTO. - Nguồn nuụi : 1,8 VDC.
- Điện ỏp ra từ 0 – 20 mV ứng với nồng độ CO2 từ 0% - 100%.
- Thường được ứng dụng phục vụ cỏc thiết bị trong cụng nghệướp lạnh và nhà trồng.
* Khối khuyếch đại chuẩn: sử dụng khuờchs đại vi sai để khuyếch đại điện ỏp ra của sensor nằm trong khoảng chuẩn 0-5V trước khi đưa vào vi xử lý.
* Khối hiển thị: hiển thị giỏ trị nồng độ CO2đo được bằng LED 7 thanh. * Khối vi xử lý: điều khiển, thu nhập, xử lý số liệu từ sensor. Hiển thị LED 7 thanh. Lưu dữ liệu và giao tiếp với thiết bị chủ qua RS-485.
* Khối kết nối truyền thụng : Sử dụng IC SN75176 thực hiện trao đổi dữ liệu giữa thiết bị và trung tõm hoặc cỏc thiết bị khỏc theo giao tiếp mạng RS-485.
Đ Chọn linh kiện.
*Sensor.
Chọn sensor đo khớ CO2 là NAP-21A.
-Ưu điểm của NAP-21A là sensor hoạt động theo nguyờn lý đốt xỳc tỏc tương đối nhỏ gọn và dễ lắp đặt, độổn định và chớnh xỏc cao. Đường đặc tớnh giữa nồng độ và điện ỏp ra tuyến tớnh.
-Nhược điểm của NAP-21A là chịu ảnh hưởng tương đối của nhiệt độ và độẩm.
ỉ Khối hiển thị: Sử dụng 03 led 7 thanh là đủ để đỏp ứng dải hiển thị của thiết bị ( ởđõy ta sử dụng phương phỏp quột led)
ỉ Khối truyền thụng: Sử dụng chuẩn truyền dẫn RS485, tốc độ truyền 9600 bps, mỗi điểm đo cú một địa chỉ mạng xỏc định nú sẽ truyền lại cỏc tớn hiệu phản hồi nếu nhận dỳng địa chỉ mạng và cỏc yờu cầu từ master.
ỉ Vi xử lý: chọn Vi xử lý Atmega16 của hóng Atmel với đặc điểm và cấu trỳc
ỉ Mạch nguyờn lý cho trong phụ lục tài liệu cụng nghệ của đề tài. •Phần mềm
Mó chương trỡnh xõy dựng cho đầu đo CO2được xõy dựng và biờn dịch trờn trỡnh biờn dịch CodeVisionAVR C.
v Chức năng và nhiệm vụ phần mềm của cỏc điểm đo
1. Đọc và xử lý dữ liệu từ cỏc kờnh đo
2. Nhận, kiểm tra bản tin và truyền dữ liệu theo cỏc dịch vụ yờu cầu từ trạm Master
Mụ tả túm tắt chương trỡnh
Chương trỡnh gồm cỏc khối hàm và thủ tục sau:
- void main (void): thực hiện cỏc thủ tục và hàm nếu được yờu cầu.
- interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void): Nhận dữ liệu và kiểm tra dữ liệu từ mạng RS485
- interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) Phỏt hiện thời gian TimeOut trong khi nhận dữ liệu
- interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void) Quột hiển thị giỏ trị lờn cỏc Led tại đầu đo
- void Send(void) Gửi dữ liệu lờn Master từ bộđệm gửi - void Led display (void): Hiển thị Led
- unsigned int read_adc(unsigned char adc_input): Đọc dữ liệu của cỏc kờnh đo - void convert_to_byte(unsigned int in_buff_convert): Hàm đúng gúi dữ liệu
Lưu đồ thuật toỏn phần mềm sử dụng cho vi điều khiển
Hỡnh 3.48. Lưu đồ thuật toỏn cho đầu đo CO2.
Bắt đầu Đọc giỏ trị cỏc kờnh đo Hiển thị lờn Led Đúng gúi số liệu Nhận và kiểm tra bản tin được gửi từ Master Gửi bản tin đỏp trả từ Master Bản tin cú đỳng hay khụng? Sai Đỳng Kết thỳc