GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
4.2 Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ
Ngày nay Cụng nghệ vi xử lý phỏt triển, cỏc mạch số đó được tớch hợp thành những vi xử lý nhở đa chức năng vỡ thế việc thiờt kế cỏc bộ điều khiển dựng trong kỹ thuật điều khiờn trở lờn dễ dàng hơn, và cỏc bộ vi xử lý này ngày càng được phổ biến rộng rói, và giỏ thành khụng cao.
Cỏc bộ điều khiển cú nhiều ưu điểm hơn so với cỏc bộ điều khiển tương tự, đú là sự thớch hợp cao về phần cứng, tận dụng khả năng lập trỡnh điều này làm giảm giỏ thành cho sản phẩm. Khi muốn thay đổi đối tượng điều khiển thỡ chỳng ta chỉ cần lập trỡnh lại cho phự hợp với đối tượng cần điều khiển, việc thay đổi chương trỡnh điều khiển là chỳng ta chỉ cần cam thiệp vào phần mềm điều này thỡ dễ dàng hơn là cam thiệp vào phần cứng và đỡ tốn kếm hơn vỡ để phự hợp với đối tượng mà chỳng ta cần điều khiển thỡ chỳng ta phải thiết kế lại phần cứng cho tương thớch. Ngoài ra việc điều khiển cỏc đối tượng thường dựa vào cỏc định luật toỏn học, vật lý... do đú việc thay đổi phần mềm thỡ hiệu quả hơn và độ chớnh xỏc cao hơn.
Ngày nay cụng nghệ mỏy tớnh rất phỏt triển, chỳng ta khụng chỉ muốn điều khiển cỏc đối tượng mà cũn muốn thu thập dữ liệu của đối tượng lưu cỏc thụng tin này lại để so sỏnh và cũn biện phỏp khắc phục cỏc nhược điểm của hệ thống để đem lại kết quả cao nhất, điều này cũng trở lờn dơn giản vỡ cỏc vi xử lý cú thể lập trỡnh được cho phộp chỳng ta thực hiện được mong muốn.
Hỡnh 4.7 Sơ đồ sơ lược hệ thống điều khiển nhiệt độ dựng VĐK
Ngoài ra cỏc mỏy tớnh số cũn cú thể điều khiển nhiều đối tượng, nhiều quỏ trỡnh trong cựng một lỳc bằng cỏch phõn kờnh điều này cũng được can thiệp bằng phần mềm.
Hệ thúng điều khiển nhiệt độ dự kiến của đồ ỏn được thể hiện trờn hỡnh 4.7. Theo dừi nhiệt độ lũ nhiệt thụng qua cảm biến nhiệt độ và. Nhiệt độ lũ nhiệt được chuyển đổi thành điện ỏp (hoặc dũng điện) và được số húa với chu kỡ lỏy mẫu xỏc định nhờ bộ ADC. Giỏ trị nhiệt độ này được so sỏnh với nhiệt độ đặt tạo ra sai lệch điều chỉnh. Bộ xử lớ trung tõm được xõy dựng trờn cơ sở vi điểu khiển, cú luật điều khiển cần thiết, xử lớ sai lệch điều khiển tạo ra tỏc động điều khiển tỏc động lờn mạch cụng suất để tăng, giảm cụng suất sấy theo hướng duy
trỡ nhiệt độ trong lũ nhiệt gần với nhiệt độ đặt với sai số cho phộp. Để cỏch li mạch điều khiển với mạch lực ta sử dụng mạch giao tiếp điều khiển.
Trờn cơ sở ý tưởng trờn ta xõy dựng được sơ đồ khối của hệ thống như trờn hỡnh 4.8.
Sơ đồ khối
Với mụ hỡnh đối tượng được xõy dựng ở chương 1, để bảo đảm nhiệt độ trong buồng sấy là 500C, ta lựa chọn cụng suất bộ sấy là 300W. Khi bộ sấy làm việc đạt 50% cụng suất thỡ hệ đạt được nhiệt độ 520C. Vậy tớnh toỏn và lựa chọn cụng suất sấy là hợp lớ.
Nhiệt độ mụ hỡnh lũ nhiệt được theo dừi bằng cảm biến nhiệt độ LM35.Cảm biến cung cấp tớn hiệu điện ỏp 10mV/10C đến 1 trong 8 cửa vào của bộ ADC0809. Đồng thời, giỏ trị nhiệt độ đặt cần thiết cũng ở dạng điện ỏp, thụng qua biến trở, sẽ đến một cửa vào khỏc của bộ chuyển đổi tương tự- số này. Cả 2 tớn hiệu đều được số húa với cựng một chu kỡ lấy mẫu và là 2 biến chủ đạo được lưu giữ trong bộ nhớ RAM nội của vi điều khiển. Cỏc dữ liệu này được chương trỡnh con xử lớ và hiển thị trờn màn hỡnh tinh thể lỏng thành cỏc giỏ trị nhiệt độ đặt và nhiệt độ tức thời trong lũ điện.
Hiển thị Điềukhiển
Dữ liệu LCD +12V +5V AC220V/50Hz Bộ sấy điều khiển Xung Mạch công suất xung Khuếch đại khiển Dữ liệu Điều AT89C51 VĐK LM35 Tủ sấy RT ADC0809 AC220V/50Hz Nguồn áp
một chiều điều khiển
Giao diện
Hiệu số giữa giỏ trị đặt và giỏ trị tức thời được tớnh toỏn bằng phần mềm tại VĐK89C51, đú chớnh là sai lệch điều khiển. Sai lệch điều khiển được VĐK xử lớ theo luật điều khiển PID (hoặc cỏc biến thể của nú: P, PI ...) thành tỏc động điều khiển ở dạng xung điện ỏp cú chu kỡ khong đổi, cũn độ rộng của xung phụ thuộc vào độ lớn của sai lệch điều khiển, cỏc tham sú và luật điều khiển được lựa chọn. Dóy xung này sau khi dược khuếch đại nhỏ bộ khuếch đại xung được đưa đến mạch opotron của mạch cụng suất.
Mạch cụng suất cú nhiệm vụ đúng/ mỏ Triac để thay đổi cụng suất mạch sấy, duy trỡ nhiệt độ trong lũ theo giỏ trị yờu cầu.