Thiết kế hệ thống điều khiển quá trình tưới phun mưa phục vụ sản xuất rau quả an toàn

oÆc ®iÒu kiÖn so s¸nh. x C¸c bé ®Õm 8, 16,24,32 bit víi nh÷ng ®Æc ®iÓm sau: - §é réng thanh ghi ®Õm 8,16,24,32 bit, t−¬ng øng chiÕm 1,2,3,4 khèi PSoC. - Xung nhÞp cã thÓ lªn tíi 48 MHz. - Tù ®éng t¶i l¹i chu kú khi ®Õm kÕt thóc. - §é réng xung cã thÓ lËp tr×nh ®−îc. - Cã ®Çu vµo cho phÐp/kh«ng cho phÐp ho¹t ®éng ®Õm liªn tôc. H×nh 3 - 3: S¬ ®å nguyªn lý cña bé ®Õm. x Bé ®iÒu chÕ ®é réng xung 8,16 bit víi nh÷ng ®Æc ®iÓm sau: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 65 - - Bé ®iÒu chÕ ®é réng xung 8 bit hoÆc 16 bit sö dông 1 hoÆc 2 khèi sè. - Nguån xung nhÞp cã thÓ lªn tíi 48MHz. - Tù ®éng n¹p l¹i gi¸ trÞ ®iÒu chÕ khi kÕt thóc mét chu kú ®iÒu chÕ xung. - Cã thÓ lËp tr×nh ®é réng xung. - Më vµ khãa ng¾t ngay c¶ khi bé ®iÒu chÕ ®ang ho¹t ®éng. - Ng¾t cã thÓ lùa chän theo s−ên d−¬ng cña ®Çu ra hoÆc theo gi¸ trÞ ®Õm cuèi. - §Çu vµo xung nhÞp vµ ®Çu vµo cho phÐp cã thÓ ®−îc lùa chän tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau. - §Çu ra cã thÓ ®−îc nèi tíi mét ch©n vµo ra hoÆc ®−îc sö dông néi bé bªn trong chÝp PSoC. x Bé ®iÒu chÕ ®é réng xung 8,16 bit kÕt hîp víi d¶i an toµn: Chøc n¨ng t¹o d¶i an toµn sÏ ph¸t ra tÝn hiÖu trªn c¶ hai ®Çu ra chÝnh vµ ®Çu ra phô cña khèi. Chøc n¨ng nµy sinh ra xung nhÞp kh«ng gèi lªn nhau. Hai pha xung nhÞp ®ã kh«ng bao giê cïng ë møc cao trong cïng mét thêi ®iÓm vµ kho¶ng thêi gian ë gi÷a hai pha ®ã ®−îc gäi lµ d¶i an toµn. §é réng cña d¶i an toµn ®−îc quyÕt ®Þnh bëi gi¸ trÞ ®Æt tr−íc cña thanh ghi. NÕu nguån xung nhÞp lµ mét PWM, th× nã sÏ t¹o ra hai ®Çu ra PWM víi ®Çu ra ®¶m b¶o kh«ng gèi lªn nhau. Mét tÝn hiÖu tÝch cùc trªn ®Çu vµo “Kill” sÏ khãa c¶ hai ®Çu ra ngay lËp tøc. x Bé t¹o d·y CRC phôc vô viÖc kiÓm tra lçi. - Kh¶ n¨ng t¹o d·y tõ 2 ®Õn 16 bit. - §Çu vµo xung nhÞp lªn tíi 48 MHz. - Cã thÓ lËp tr×nh ®a thøc mÉu. - §Çu vµo nèi tiÕp, ®Çu ra song song. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 66 - H×nh 3 - 4: S¬ ®å nguyªn lý cña bé t¹o d·y CRC x Bé truyÒn th«ng kh«ng ®ång bé UART, TX, RX víi nh÷ng ®Æc ®iÓm: - Bé nhËn vµ truyÒn tÝn hiÖu kh«ng ®ång bé. - §Þnh d¹ng d÷ liÖu t−¬ng thÝch víi ®Þnh d¹ng d÷ liÖu RS-232. - Tû sè xung ®ång bé lªn tíi 6 Mbit/s. - Khung d÷ liÖu bao gåm bit Start, bit ch½n lÎ (lùa chän) vµ c¸c bit Stop - Ng¾t khi thanh ghi nhËn ®Çy (lùa chän) hoÆc lµ khi bé ®Öm truyÒn rçng. - Ph¸t hiÖn ch½n lÎ, khung qu¸ t¶i, khung b¸o lçi. - C¸c chøc n¨ng ph¸t vµ thu ë møc cao. Ngoµi ra cßn mét sè ngo¹i vi sè kh¸c cña PSoC nh−: Bé truyÒn th«ng SPI Master, SPI Slave… 5. HÖ thèng khèi PSoC t−¬ng tù CÊu tróc cña hÖ thèng t−¬ng tù. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 67 - H×nh 3 -5: S¬ ®å khèi cña hÖ thèng t−¬ng tù trong PSoC • Nh÷ng ngo¹i vi ®−îc t¹o bëi khèi PSoC t−¬ng tù. x C¸c bé khÕch ®¹i. a. Bé khÕch ®¹i INSAMP - Instrumentation Amplifier - §é khuÕch ®¹i cã thÓ lËp tr×nh tõ 2 - 16 hoÆc lªn tíi 93 ®èi víi cÊu tróc 3 bé K§TT. - Trë kh¸ng vi sai ®Çu vµo cao. - Mét ®Çu ra. - Cã thÓ lùa chän cÊu tróc hai hoÆc ba bé K§TT. H×nh 3 - 6: S¬ ®å nguyªn lý bé khuÕch ®¹i INSAMP b. Bé khuÕch ®¹i ®¶o AMPINV - Inverting Amplifier §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 68 - H×nh 3 - 7:S¬ ®å nguyªn lý bé khuÕch ®¹i ®¶o - §é khuÕch ®¹i cã thÓ lËp tr×nh tõ víi 18 cÊp, ®é khuÕch ®¹i tèi ®a lµ -47 - Mét ®Çu ra ®¬n ®−îc tham chiÕu ®èi víi ®Êt cña Analog. c. Bé khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o PGA - Programmable Gain Amplifier - §é khuÕch ®¹i cã thÓ lËp tr×nh tõ víi 33 cÊp, ®é khuÕch ®¹i tèi ®a lµ 48. - Mét ®Çu ra ®¬n víi ®iÖn ¸p tham chiÕu cã thÓ lùa chän. - Trë kh¸ng ®Çu vµo cao Module PGA lµ mét module K§TT dùa trªn bé khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o, ®é khuÕch ®¹i víi ®é khuÕch ®¹i cã thÓ lËp tr×nh ®−îc. Bé khuÕch ®¹i nµy cã trë kh¸ng ®Çu vµo cao, b¨ng th«ng réng vµ ®iÖn ¸p tham chiÕu cã thÓ lùa chän ®−îc. H×nh 3 - 8: S¬ ®å nguyªn lý bé khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o PGA x C¸c bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù sang sè - ADC. a. ADCINC12 - 12 bit Incremental ADC - §é ph©n gi¶i 12 bit, bï 2. - Tèc ®é lÊy mÉu: 7,8 - 480 mÉu/gi©y. - D¶i ®Çu vµo: AGND V ref. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 69 - - Hç trî chÕ ®é b×nh th−êng hoÆc chÕ ®é khö hµi bËc cao. - Xung nhÞp bªn trong hoÆc bªn ngoµi. H×nh 3-9: S¬ ®å nguyªn lý bé chuyÓn ®æi ADC 12-bit Incremental b. ADCINCVR - 7 to 13 bit Variable Resolution Incremental ADC. - §é ph©n gi¶i 7 - 13 bit, bï 2. - Tèc ®é lÊy mÉu: 4 - 10000 mÉu/gi©y. - D¶i ®Çu vµo: VSS -VDD. - Xung nhÞp bªn trong hoÆc bªn ngoµi. H×nh 3-10: S¬ ®å nguyªn lý bé ADCINCVR c. DELSIG8 - 8 bit Deltal Sigma ADC - §é ph©n gi¶i 8 bit, bï 2. - Tèc ®é lÊy mÉu: 32K mÉu/gi©y. - D¶i ®Çu vµo: ®−îc ®Þnh nghÜa bëi c¸c lùa chän tham chiÕu trong hoÆc ngoµi. - Xung nhÞp bªn trong hoÆc bªn ngoµi. DELSIG8 lµ mét bé biÕn ®æi A/D cã kiÓu tÝch ph©n hµng ®îi, cÇn ph¶i cã 127 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 70 - chu kú tÝch ph©n ®Ó cã ®−îc mét mÉu ë ®Çu ra. H×nh 3-11: S¬ ®å nguyªn lý bé ADC DelSig8 d. DUALADC - Hai bé ADCINCVR kÕt hîp víi nhau ®Ó t¹o ra bé ADC kÐp. e. TRIADC - Ba bé ADCINCVR kÕt hîp víi nhau ®Ó t¹o ra ba bé ADC. f. SAR6 - 6 bit Successive Apropximation Register. - §é ph©n gi¶i 6 bit. - Sö dông duy nhÊt mét khèi PSoC t−¬ng tù. - Thêi gian chuyÓn ®æi tiªu biÓu lµ 25ms. - Giao diÖn lËp tr×nh øng dông API ®−îc tèi −u ®Ó ®¬n gi¶n trong sö dông. H×nh: 3-12 S¬ ®å nguyªn lý API Ngoµi ra c¸c khèi PSoC sè cßn coa c¸c bé chuyÓn ®æi DAC, c¸c bé läc, c¸c bé lùa chän MUX. x Nh÷ng User Module ®−îc bæ xung. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 71 - a. Module HiÓn thÞ Tinh thÓ láng - LCD. - Sö dông giao thøc theo tiªu chuÈn c«ng nghiÖp cña HITACHI HD44780. - ChØ yªu cÇu sö dông 7 ch©n I/O trªn mét cæng vµo ra. - C¸c hµm hç trî viÖc in x©u ký tù trong RAM vµ ROM. - C¸c hµm hç trî viÖc in c¸c sè. - C¸c hµm hç trî viÖc in c¸c thanh ®å häa theo chiÒu ngang hoÆc chiÒu däc Module LCD lµ mét tËp th− viÖn c¸c ch−¬ng tr×nh con ®Ó ghi c¸c x©u ký tù vµ ®Þnh d¹ng c¸c sè theo mét chuÈn chung hai hoÆc bèn hµng, c¸c thanh ®å häa ngang hoÆc däc ®−îc hç trî b»ng c¸ch sö dông nh÷ng ®Æc ®iÓm ®å häa hay ký tù cña Module LCD nµy. Module nµy ®−îc ph¸t triÓn ®Æc biÖt dµnh riªng cho chuÈn c«ng nghiÖp cña Hitachi HD44780 hai hµng 16 ký tù, nh−ng vÉn sÏ lµm viÖc cho nhiÒu mµn hiÓn thÞ 4 hµng kh¸c. Th− viÖn nµy sö dông chÕ ®é giao diÖn 4-bit ®Ó tiÕt kiÖm c¸c ch©n vµo ra cho chÝp. H×nh: 3-13 S¬ ®å ch©n cña LCD b. Module TruyÒn th«ng I2C - Giao diÖn theo chuÈn c«ng nghiÖp I2C cña h·ng Philips. - VËn hµnh ë chÕ ®é Master vµ Slave, cã kh¶ n¨ng hç trî nhiÒu Master. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 72 - H×nh: 3-14 S¬ ®å nguyªn lý I2C - ChØ sö dông 2 ch©n (SDA vµ SCL) ®Ó giao tiÕp víi Bus I2C. - Tèc ®é d÷ liÖu chuÈn lµ 100/400 kBit/s, hç trî 50 kbit/s. - API x©y dùng s½n khiÕn cho viÖc lËp tr×nh trë nªn dÔ dµng. - ChÕ ®é 7 bit ®Þa chØ, hç trî ®Õn 10 bit ®Þa chØ Module I2CHW bæ sung mét thiÕt bÞ I2C d−íi d¹ng phÇn mÒm nhóng, bus I2C lµ mét chuÈn c«ng nghiÖp, giao diÖn phÇn cøng cã hai d©y, ®−îc ph¸t triÓn bëi h·ng Philip. Master khëi t¹o tÊt c¶ c¸c thao t¸c truyÒn th«ng lªn bus I2C vµ cung cÊp xung nhÞp cho tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ Slave. Module I2CHW hç trî chÕ ®é chuÈn víi tèc ®é lªn tíi 400 kbit/s. Module nµy kh«ng cÇn sö dông khèi PSoC nµo. Nã t−¬ng thÝch víi c¸c thiÕt bÞ Slave kh¸c trªn cïng mét bus. c. Module E2PROM - Ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c cña mét EEPROM cã ®Þnh h íng byte. - Cã cÊu tróc ®Þnh h−íng theo khèi. - Sö dông bé nhí hiÖu qu¶. Module E2PROM lµ bé gi¶ lËp bé nhí EEPROM trong bé nhí Flash cña PSoC. E2PROM cã thÓ ®−îc ®Þnh nghÜa ®iÓm b¾t ®Çu t¹i bÊt kú ®−êng biªn cña khèi Flash nµo, víi mét byte ®é dµi tõ 1 phÇn d− cßn l¹i cña bé nhí Flash. API cho phÐp ng−êi sö dông ®äc hoÆc viÕt tõ N byte trong mét lÇn ®äc. Module nµy lµ mét kü thuËt phÇn mÒm cïng víi phÇn cøng Flash cho ROM cña chÝp nªn nã kh«ng chiÕm bÊt kú mét tµi §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 73 - nguyªn phÇn cøng nµo cña thiÕt bÞ PSoC. Bé nhí Flash cña thiÕt bÞ PSoC ®−îc tæ chøc d−íi d¹ng 256 khèi 64 byte ®èi víi thiÕt bÞ 16 K. Kü thuËt Flash cña PSoC cho phÐp ®äc tõng byte d÷ liÖu trong bé nhí Flash, nh−ng khi viÕt l¹i th× yªu cÇu ph¶i viÕt c¶ 64 byte cïng mét lóc. Vïng l−u tr÷ cña E2PROM ph¶i b¾t ®Çu t¹i ®−êng biªn khèi bé nhí Flash vµ cã thÓ bao gåm 1 hoÆc nhiÒu byte. Sö dông c¸c hµm API lµ E2Read() vµ E2Write() ®Ó ®äc vµ ghi d÷ liÖu. Hµm E2Read() cña API ®äc bé nhí Flash b»ng c¸ch sö dông lÖnh ROMX cña M8C. LÖnh nµy cho phÐp ®äc bé nhí Flash theo tõng byte mét c¸ch cã hiÖu qu¶. Nã yªu cÇu sö dông 8 byte cuèi cïng cña RAM, tõ 0xF8 0xFF. Hµm E2Write() cña API ghi d÷ liÖu cña bé nhí Flash theo tõng khèi, dùa trªn ®Þa chØ ®Çu cña kh«ng gian nhí E2PROM, hµm E2Write() ph©n tÝch d÷ liÖu ®−îc viÕt thµnh nhiÒu phÇn vµ dùa theo ®−êng biªn cña tõng khèi, nã còng yªu cÇu sö dông 8 byte cuèi cïng cña RAM tõ 0xF8 0xFF. 3.4. PhÇn mÒm ph¸t triÓn PSoC Designer 4.2 PSoC Designer lµ phÇn mÒm ph¸t triÓn hç trî ng−êi thiÕt kÕ trong viÖc cÊu h×nh phÇn cøng vµ lËp tr×nh phÇn mÒm cho c¸c chip PSoC trªn m¸y PC th«ng th−êng vµ sau ®ã n¹p vµo chip qua Kit ICE. Do ®iÒu kiÖn lµm ®å ¸n nµy kh«ng cã Kit ICE cho nªn t«i dïng bé MiniDevelopment Kit ®Ó n¹p ch−¬ng tr×nh vµo chip. Mäi hç trî kü thuËt vµ phÇn mÒm miÔn phÝ ®−îc cung cÊp trªn trang chò cña h·ng s¶n xuÊt Cypress: vµ . 3.4.1. CÊu tróc cña PSoC Designer PhÇn mÒm PSoC Designer ®−îc chia lµm 3 phÇn chÝnh: * Device Editor - Tr×nh so¹n th¶o cÊu h×nh chip. * Application Editor - Tr×nh so¹n th¶o øng dông. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 74 - * Debugger - Tr×nh gì rèi. 3.4.2. C¸c kiÓu file vµ ®u«i më réng Khi b¹n t¹o mét dù ¸n th× mét th− môc gèc víi 3 th− môc con sÏ ®−îc t¹o ra t¹i vÞ trÝ mµ b¹n ®Þnh tr−íc. Tªn cña th− môc gèc lÊy theo tªn cña dù ¸n, tªn cña 3 th− môc con lµ lib(Librarian), obj(Objects), output(chøa file n¹p xuèng chip). 3.4.3. T¹o mét dù ¸n trong PSoC Deisigner a. T¹o mét dù ¸n hoµn toµn míi. Ban ®Çu ®Ó ch¹y PSoC Designer th× chØ viÖc kÝch ®óp vµo biÓu t−îng PSoC Designer.exe. Khi ®ã ®Ó cÊu h×nh cho chip nh÷ng chøc n¨ng mong muèn th× tr−íc hÕt ta ph¶i t¹o mét th− môc cho dù ¸n ®Ó chøa c¸c tÖp cña dù ¸n. 3. Sau khi ch¹y ch−¬ng tr×nh sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Start, khi ®ã ta kÝch vµo nót Start New Project ®Ó t¹o ra mét dù ¸n míi. H×nh 3-15: Cöa sæ khëi ®éng ch−¬ng tr×nh 3. Khi ®· nhÊn vµo nót Start New Project th× trªn mµn h×nh xuÊt hiÖn cöa sæ New Project. Khi ®ã ta chØ viÖc ®¸nh tªn cña dù ¸n vµo phÇn New §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 75 - Project name vµ ®Þnh vÞ cho dù ¸n t¹i môc New Project location b»ng c¸ch gâ ®−êng truyÒn hoÆc nhÊn nót Browse. H×nh 3-15: Cöa sæ khëi t¹o ch−¬ng tr×nh míi 3. Khi thùc hiÖn xong th× nhÊn vµo nót Next. Khi ®ã sÏ xuÊt hiÖn hép tho¹i Creat New Project. Trong phÇn Family ta chän hä chip, trong phÇn Part ta chän lo¹i chip thÝch hîp trong hä chip ®ã. Trong phÇn Generate “Main” file using ta chän ng« ng÷ lËp tr×nh lµ C hay Assembly. 3. Sau khi hoµn tÊt th× nhÊn nót Finish ®Ó kÕt thóc khi ®ã ta ®· t¹o ra mét dù ¸n hoµn toµn míi. b. T¹o mét dù ¸n dùa trªn nh÷ng thiÕt kÕ cã s½n Ta cã thÓ t¹o ra mét dù ¸n míi dùa trªn nh÷ng thiÕt kÕ ®· ®−îc xuÊt thµnh file. Mét cÊu h×nh cã thÓ n¹p l¹i bao gåm mét hay nhiÒu User Module ®· ®−îc sö dông víi nh÷ng th«ng sè x¸c ®Þnh. TÝnh n¨ng nµy gióp b¹n sö dông l¹i nh÷ng tham sè cña cÊu h×nh tr−íc hiÖu qu¶ vµ tiÕt kiÖm thêi gian. Khi ®ã b¹n tiÕn hµnh c¸c b−íc sau: 3. B¾t ®Çu b¹n tiÕn hµnh nh− khi t¹o ra mét dù ¸n hoµn toµn míi nh−ng trong hép tho¹i New Project b¹n chän Designe - Based Project trong phÇn Select Method. NhËp tªn cho dù ¸n vµ ®Þnh vÞ n¬i l−ugi÷ dù ¸n. 3. Chän Next khi ®ã sÏ xuÊt hiÖn hép tho¹i hái b¹n lµ cã muèn t¹o th− §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 76 - môc míi cho dù ¸n víi tªn míi hay kh«ng? chän Yes. 3. Trong hép tho¹i Designed Based Project chän Designed Brows ®Ó link ®Õn dù ¸n ®· cã s½n mµ ta muèn sao chÐp l¹i ë dù ¸n míi nµy. Khi ®ã b¹n còng cã thÓ thay ®æi ®−îc hä chip ®iÒu khiÓn vµ ng«n ng÷ lËp tr×nh b»ng c¸ch vµo phÇn Select Base Part. H×nh 3-16: Cöa sæ khëi t¹o ch−¬ng tr×nh theo thiÕt kÕ ®· cã s½n 3. Sau ®ã th× nhÊn nót finish ®Ó hoµn tÊt c«ng viÖc vµ khi ®ã b¹n ®· t¹o ra mét dù ¸n míi dùa trªn mét thiÕt kÕ ®· cã s½n. 3.4.4. Tr×nh so¹n th¶o cÊu h×nh chip - Device Editor 1. Lùa chän User Module Lùa chän User Module cho øng dông cña b¹n lµ b−íc ®Çu tiªn cÇn ph¶i lµm ®Ó cÊu h×nh cho chip. Mét User Module lµ mét chøc n¨ng ®−îc cÊu h×nh tr−íc vµ nã sÏ lµm nh− lµ mét ngo¹i vi trªn chip. §Ó truy nhËp vµo Device Editor, nhÊn nót khi ®ã PSoC Designed sÏ më chÕ ®é lùa chän User Module. Khi ®ã tuú thuéc vµo chøc n¨ng cña tõng Module vµ yªu cÇu bµi to¸n ®iÒu khiÓn cña b¹n mµ b¹n gäi c¸c Module ra b»ng c¸ch nhÊn ®óp vµo Module cÇn lùa chän. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 77 - H×nh 3-17: Cöa sæ thiÕt lËp phÇn cøng ch−¬ng tr×nh Sau khi ®· lùa chän nh÷ng User Module cÇn thiÕt ta chuyÓn sang chÕ ®é Interconnection View b»ng c¸ch nhÊn nót . 2. C¸ch ®Æt mét User Module Khi muèn sö dông mét User Module th× ta ph¶i ®Æt nã vµo trong c¸c khèi tµi nguyªn cña chip b»ng c¸ch: Õ. Click ®¬n vµo User Module ®−îc lùa chän, khi ®ã Module ®−îc chän sÏ cã mét khèi chøc n¨ng(hoÆc hai khèi tuú thuéc vµo cÊu h×nh cña Module ®ã) s¸ng lªn. Õ Ta nhÊn vµo nót Next Allowed Placement ®Ó chuyÓn khung s¸ng sang vÞ trÝ hîp lý cuèi cïng b¹n nhÊn nót ®Ó ®Þnh vÞ t¹i khèi chøc n¨ng cña Module. Õ NÕu muèn gì bá User Module nµo th× chØ cÇn chän User Module ®ã nhÊn chuét ph¶i vµ chän vµo nót Unplace. Mét sè User Module kh«ng sö dông ®Õn khèi tµi nguyªn nh− LCD, I2C… v× vËy kh«ng cÇn ®Þnh vÞ. 3. Chän th«ng sè cho chip §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 78 - Khi thiÕt lËp th«ng sè cho chip ta ph¶i c¨n cø vµo tÝnh n¨ng cña chip mµ b¹n ®ang dïng vµ yªu cÇu ®iÒu khiÓn mµ ®iÒn th«ng sè vµo cét Value cña Global Resource H×nh 3-18: Cöa sæ kÕt nèi ch©n vµ th«ng sè cho chip. 4. KÕt nèi c¸c User Module ViÖc kÕt nèi c¸c User Module ®−îc thùc hiÖn th«ng qua c¸c ®Çu vµo ra cña c¸c khèi chøc n¨ng n¾m gi÷ c¸c User Module vµ th«ng qua mét ®−êng bus chung. 5. XuÊt thiÕt kÕ thµnh file Khi cÊu h×nh xong ta tiÕn hµnh xuÊt thiÕt kÕ thµnh file b»ng c¸ch: - Chän Menu Config>>Export Design. - Trong tr−êng Designed Name ®iÒn tªn cña file ®Þnh xuÊt ra. - Trong tr−êng Description ®iÒn th«ng tin miªu t¶ vÒ thiÕt kÕ. - Trong tr−êng Version ®iÒn phiªn b¶n cña thiÕt kÕ. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 79 - Sau ®ã nhÊn OK lµ b¹n ®· hoµn tÊt viÖc cÊu h×nh chip. 3.4.5. Tr×nh so¹n th¶o øng dông - Application Editor §Ó vµo tr×nh so¹n th¶o(ViÕt code gäi lÖnh ®iÒu khiÓn c¸c khèi chøc n¨ng) ta nhÊn nót . Sau ®ã b¹n nhÊn vµo Source files kÝch ®óp vµo main.c ®Ó viÕt lÖnh sau dßng // Insert your main routine code here. H×nh 3-19: Cöa sæ lËp ch−¬ng tr×nh Sau khi viÕt code xong ta nhÊn F7 ®Ó dÞch ch−¬ng tr×nh. NÕu kh«ng cã lçi th× ta tiÕn hµnh dÞch ch−¬ng tr×nh sang file.hex ®Ó phôc vô cho viÖc n¹p chip. Ta vµo menu Program>>Write Hex file. Sau ®ã ®Æt tªn file, ®Þnh vÞ file vµ nhÊn OK lµ ta ®· cã file.hex. 3.5. Bé ®iÒu khiÓn PID sè 3.5.1. ThiÕt kÕ luËt ®iÒu khiÓn PID sè 1. LuËt ®iÒu khiÓn tû lÖ : Proportional (P) §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 80 - H×nh 3 - 20 : HÖ kÝn víi luËt ®iÒu khiÓn tû lÖ r(t): TÝn hiÖu ®Çu vµo cña hÖ thèng. y(t): TÝn hiÖu ®Çu ra cña hÖ thèng. u(t): TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn t¸c ®éng lªn ®èi t−îng. e(t): TÝn hiÖu sai lÖch ®iÒu khiÓn. Khi ®ã sai lÖch e(t) = r(t) - y(t) lµ ®Çu vµo cña bé ®iÒu khiÓn vµ u(t) lµ ®Çu ra cña bé ®iÒu khiÓn th× quan hÖ gi÷a ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña luËt ®iÒu khiÓn ®−îc biÓu diÔn theo ph−¬ng tr×nh sau. u(t) = kP.e(t) (3 - 1) Trong ®ã KP lµ tham sè cña luËt ®iÒu khiÓn. Hçn hîp c¸c ®èi t−îng c«ng nghiÖp ®Òu ®−îc ®iÒu khiÓn theo luËt nµy. Bëi luËt ®iÒu khiÓn t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n nh−ng l¹i cã thÓ thay ®æi c¶ chÊt l−îng ®éng vµ chÊt l−îng tÜnh cña hÖ thèng. Khi ta thay ®æi gi¸ trÞ kP dÉn ®Õn sù thay ®æi hÖ sè khuyÕch ®¹i cña hÖ hë, ®iÒu ®ã dÉn ®Õn sù thay ®æi vÞ trÝ cña ®iÓm cùc vµ ®iÓm kh«ng cña hÖ. Khi kP thay ®æi còng lµm chÊt l−îng cña hÖ thèng ë chÕ ®é x¸c lËp thay ®æi: =)(tδ lim∞→t s.E(s) = lim∞→t )(.1 )(. swK sRs dtP+ (3 - 2) 1. LuËt ®iÒu khiÓn tÝch ph©n: Integral(I) u(t) Kp e(t) r(t) _ §èi t−îng ®iÒu khiÓn y(t) 9 u(t) sTI . 1 e(t) r(t) _ §èi t−îng ®iÒu khiÓn y(t) 9 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 81 - H×nh 3 - 21: HÖ kÝn víi luËt ®iÒu khiÓn tÝch ph©n Víi tÝn hÖu ®Çu vµo cña bé ®iÒu khiÓn lµ sai lÖch e(t) vµ tÝn hiÖu ®Çu ra u(t) ta cã thÓ biÓu diÔn luËt ®iÒu khiÓn tÝch ph©n b»ng ph−¬ng tr×nh sau: u(t) = ∫t I de T 0 ).(1 ττ (3 - 3) hoÆc u(t) = kI ∫t de 0 ).( ττ (3 - 4) Tham sè cña luËt ®iÒu khiÓn lµ TI ®−îc gäi lµ h»ng sè thêi gian tÝch ph©n hay KI lµ hÖ sè tÝch ph©n. Khi sö dông luËt ®iÒu khiÓn tÝch ph©n ®é dù tr÷ æn ®Þnh cña hÖ kÝn sÏ gi¶m ®i, theo tiªu chuÈn æn ®Þnh cña Nyquist sai lÖch tÜnh sÏ gi¶m v× hµm truyÒn cña hÖ hë lóc ®ã lµ: w0 = wDK(s) - wdt = sTI 1 wdt(s) (3 - 5) vµ sai lÖch cña hÖ lµ: =)(tδ lim∞→t )(.. 11 )(. swsT sRs dtI + = lim∞→t )( ).(. 2 swT ssRT dtI I + (3 - 6) §iÒu khiÓn tÝch ph©n hay cßn gäi lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo tÝch luü sai lÖch ®iÒu khiÓn chËm sau. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy cã −u ®iÓm lµ Ýt chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÔu vµ lµm t¨ng ®é chÝnh x¸c cña hÖ hë ë chÕ ®é x¸c lËp. 3. LuËt ®iÒu khiÓn vi ph©n : Derivative(D) H×nh 3 - 22:HÖ kÝn víi luËt ®iÒu khiÓn vi ph©n LuËt vi ph©n ®−îc biÓu diÔn theo ph−¬ng tr×nh sau: u(t) TDS e(t) r(t) _ §èi t−îng ®iÒu khiÓn y(t) 9 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 82 - u(t) = TD dt tde )( (3 - 7) Trong ®ã TD lµ h»ng sè thêi gian vi ph©n. LuËt ®iÒu khiÓn vi ph©n cã t¸c dông lµm gi¶m thêi gian qu¸ ®é cña hÖ. Do ®ã ng−êi ta gäi ®©y lµ luËt ®iÒu khiÓn v−ît tr−íc. QuyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn ®−îc ®−a ra trªn c¬ së ®¹o hµm cña sai lÖch. Nh−îc ®iÓm cña luËt nµy lµ ë ph−¬ng ph¸p lÊy th«ng tin nµy v× nÕu ®èi t−îng chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÔu biÕn thiªn th× luËt sÏ ra quyÕt ®Þnh theo nhiÔu do ®ã luËt ®iÒu khiÓn víi c¸c ®èi t−îng cã nhiÔu lµ h»ng sè hoÆc Ýt bÞ nhiÔu. 4. LuËt ®iÒu khiÓn PID §©y lµ bé ®iÒu khiÓn tÝch hîp cña ba luËt ®iÒu khiÓn trªn v× thÕ nã sÏ tÝch luü ®−îc tÊt c¶ ®iÓm m¹nh cña c¸c luËt trªn vµ kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ cña tõng luËt cô thÓ. • Thµnh phÇn khuyÕch ®¹i (P) cã tèc xö lý tÝn hiÖu nhanh, cã ®é æn ®Þnh cao, thêi gian ®iÒu khiÓn ng¾n. Nh−ng h¹n chÕ cña quy luËt nµy lµ khi hÖ thèng ë tr¹ng th¸i x¸c lËp lu«n tån t¹i sai lÖch tÜnh. • Thµnh phÇn tÝch ph©n (I) cã −u ®iÓm lµ triÖt tiªu ®−îc sai lÖch tÜnh nh−ng tèc ®é xö lý tÝn hiÖu cßn chËm. • Thµnh phÇn vi ph©n (D) cã t¸c dông lµm t¨ng nhanh tèc ®é t¸c ®éng cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nh−ng bªn c¹nh ®ã luËt ®iÒu khiÓn nµy cã ®é qu¸ ®iÒu chØnh lín. S¬ ®å cÊu tróc cña luËt ®iÒu khiÓn: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 83 - H×nh 3 - 22: HÖ kÝn víi luËt ®iÒu khiÓn PID. LuËt ®iÒu khiÓn PID ®· ®−a sai lÖch e(t) cña hÖ thèng vÒ 0 sao cho qu¸ tr×nh qu¸ ®é tho¶ m·n c¸c yªu cÇu c¬ b¶n vÒ chÊt l−îng: • NÕu sai lÖch e(t) cµng lín th× th«ng qua thµnh phÇn tû lÖ, tÝn hiÖu ®iÒu chØnh u(t) cµng lín( Vai trß khuyÕch ®¹i). • NÕu sai lÖch e(t) ch−a b»ng 0 th× th«ng qua thµnh phÇn tÝch ph©n, bé ®iÒu khiÓn PID vÉn cßn tÝn hiÖu ®iÒu chØnh(vai trß cña bé tÝch ph©n). • NÕu cã sù thay ®æi cña sai lÖch e(t) cµng lín th× th«ng qua thµnh phÇn vi ph©n ph¶n øng thÝch hîp cña tÝn hiÖu ®iÒu chØnh u(t) sÏ cµng nhanh(vai trß cña vi ph©n). LuËt ®iÒu khiÓn PID ®−îc biÓu diÔn b»ng ph−¬ng tr×nh sau: U(t)= kP[ e(t) + ∫ t I de T 0 )(1 ττ TD.e(t)] (3 - 8) Trong ®ã e(t) lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo, u(t) lµ tÝn hiÖu ®Çu ra kP ®−îc gäi lµ hÖ sè khuÕch ®¹i, TI lµ h»ng sè thêi gian tÝch ph©n vµ TD lµ h»ng sè thêi gian vi ph©n. ChÊt l−îng cña hÖ thèng phô thuéc vµo c¸c tham sè kP, TI, TD. Muèn hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh th× ta ph¶i chän c¸c bé tham sè trªn sao cho phï hîp. Hµm truyÒn cña luËt ®iÒu khiÓn PID ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng céng cã d¹ng nh− sau: WPID +(s) = kP[1+ sT I. 1 +TD.s] (3 - 9) HoÆc d−íi d¹ng nh©n nh− sau: WPID(s) = sT sTsTk I DIP . ).1)(.1( * *** ++ (3 - 10) Trong ®ã: kP = I DIP T TTk * *** )1)(1( ++ (3 - 11) TI = TI * + TD * (3- 12) TD = ** ** . DI DI TT TT + (3 - 13) §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 84 - 5. ThiÕt kÕ luËt ®iÒu khiÓn PID sè. Yªu cÇu cña thiÕt kÕ ®−îc dÆt ra lµ bé PID sè ph¶i cã tÝnh linh ho¹t cao, cã giao diÖn th©n thiÖn, ng−êi sö dông cã thÓ dÔ dµng lùa chän ra bé PID phï hîp víi ®èi t−îng ®iÒu khiÓn cña m×nh, thêi gian xö lý nhanh ®Ó lµm t¨ng tÝnh thêi gian thùc cho thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. a). LuËt ®iÒu khiÓn tû lÖ sè §©y lµ luËt ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n trong ®ã d·y u(k) ®−îc tÝnh tõ d·y e(k) theo c«ng thøc: u(k) = kP e(k) k = 0, 1, 2, … (3 - 14) b). LuËt ®iÒu khiÓn tÝch ph©n sè Tõ c«ng thøc sè 3 ta cã ph−¬ng tr×nh sai ph©n: u(k) = I T T e(k) + u(k-1) (3 - 15) Trong ®ã T lµ thêi gian trÝch mÉu (Sample Time) c.) LuËt ®iÒu khiÓn vi ph©n sè Kp e(t) u(k) H×nh 3 – 23 CÊu tróc luËt P sè u(k-1) e(k) T/Ti H×nh 3 – 24 CÊu tróc luËt I sè + + D u(k) e(k) e(k-1) u(k) TD/T H×nh 3 – 25 CÊu tróc luËt D sè + - D §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 85 - Th−êng c¸c bé ®iÒu khiÓn theo luËt vi ph©n sè ®−îc cµi ®Æt theo c¸c ph−¬ng tr×nh sai ph©n sau: u(k) = DT T [e(k) + u(k-1)] (3 - 16) d). LuËt ®iÒu khiÓn PID sè Tõ cÊu tróc PID sè trªn ta cã: { [ ] }( ) ( ) ( 1) ( ) ( 1)Dp I Tu k k e k u k e k e kT= + − + − − (3 - 17) { }( ) (1 ) ( ) ( 1) ( ) ( 1)D Dp I I T T Tu k k e k e k e k u k T T T = + − − + + − (3 - 18) { }( ) (1 ) ( ) ( 1) ( 1)D Dp I I T TTu k k e k e k u k T T T = + + − − + − (3 - 19) LuËt ®iÒu khiÓn PID sè trong c«ng thøc trªn ®−îc lùa chän ®Ó cµi ®Æt cho bé ®iÒu khiÓn cña chip trªn c«ng nghÖ PsoC. 6. C¸ch x¸c ®Þnh th«ng sè cña bé PID a). Ph−¬ng ph¸p Ziegler Nichol(cho PID) Kp = 1.2 1 2 T T (3 - 20) Ti = 2T1 (3 - 21) Td = 0.5T2 (3 - 22) §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 86 - Víi T1 vµ T2 ®−îc x¸c ®Þnh tõ hµm truyÒn hë cña ®éng c¬. H×nh 3 - 27 : §Æc tÝnh tèc ®é hµm truyÒn hë cña ®éng c¬ b). Ph−¬ng ph¸p Jassen vµ Offerein Thùc nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh theo c¸c b−íc sau: * Cho hÖ thèng lµm viÖc ë biªn giíi æn ®Þnh - §iÒu khiÓn ®èi t−îng theo luËt P (T Æ 0 vµ Ti Æ ∞) - X¸c ®Þnh hÖ sè kpth * Cho hÖ thèng lµm viÖc víi luËt PI - Cho hÖ lµm viÖc víi luËt PI vµ víi hÖ sè kp = 0,45 kpth, Ti tuú chän. - Gi¶m hµm sè thêi gian tÝch ph©nTi cho ®Õn khi hÖ thèng lµm viÖc ë biªn giíi æn ®Þnh. X¸c ®Þnh h»ng sè Ti ë chÕ ®é nµy Ti = Tith. * Chän luËt ®iÒu khiÓn PID - Cho hÖ thèng lµm viÖc theo luËt PID víi kp = kpth- ξ ( ξ ®ñ nhá), Td vµ Ti tuú chän. - T¨ng h»ng sè thêi gian vi ph©n cho ®Õn khi hÖ thèng ®¹t ®−îc qu¸ ®iÒu chØnh cùc ®¹i lín nhÊt σ max = max. X¸c ®Þnh Td max. Chän TD = 3 1 TDMAX vµ Ti = 4,5TD. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 87 - - Gi¶m kp cho ®Õn khi hÖ thèng ®¹t ®−îc ®Æc tÝnh ®éng häc mong muèn. 3.5.2. Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn 1. §Ó tæng hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn tr−íc tiªn ta ph¶i n¾m ®−îc m« h×nh to¸n häc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch m« h×nh ho¸ ®èi t−îng ®ã lªn. Trong thùc tÕ cã hai ph−¬ng ph¸p m« h×nh ho¸: - Ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt. - Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. Ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt lµ ph−¬ng ph¸p thiÕt lËp m« h×nh dùa trªn c¸c ®Þnh luËt cã s½n vÒ quan hÖ vËt lý bªn trong vµ quan hÖ giao tiÕp víi hÖ thèng bªn ngoµi cña ®èi t−îng. C¸c mèi quan hÖ nµy ®−îc biÓu diÔn b»ng c¸c ph−¬ng tr×nh to¸n hoc. Trong tr−êng hîp c¸c th«ng sè cña ®èi t−îng kh«ng ®ñ ®¶m b¶o cho chóng ta tiÕn hµnh tæng hîp thµnh mét hÖ thèng hoµn chØnh th× chóng ta ph¶i ¸p dông ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm b»ng c¸ch tiÕn hµnh thö hÖ thèng víi mét lo¹t c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ ghi nhËn c¸c th«ng sè ®Çu ra sao cho kÕt qu¶ thö nghiÖm ph¶i phï hîp víi yªu cÇu cña ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt ®Ò ra. Trong ®iÒu kiÖn cña ®Ò tµi chóng t«i tiÕn hµnh tæng hîp hÖ thèng b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm víi tÝn hiÖu ®Çu vµo x(t) lµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ cßn tÝn hiÖu ®Çu ra lµ thêi gian vËn hµnh m¸y b¬m. Qua ®ã ta tiÕn hµnh lµm m¹ch vµ cho ch¹y thö víi c¸c bé th«ng sè PID tõ ®ã chän ra bé PID phï hîp víi ®èi t−îng ®iÒu khiÓn. 3.6 KÕt luËn ch−¬ng III Th«ng qua ch−¬ng III ®· lùa chän vµ giíi thiÖu ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chip trªn c«ng nghÖ PsoC vµ so s¸nh hiÖu qu¶, tÝnh tiÖn dông vµ kinh tÕ khi sö dông chip trªn c«ng nghÖ PsoC víi c¸c lo¹i chip th«ng th−êng vµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn kh¸c.TiÕn hµnh lùa chän thuËt ®iÒu khiÓn hÖ thèng sao cho hîp lý vµ hiÖu qu¶ phï hîp víi tõng ®èi t−îng ®iÒu khiÓn. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 88 - Ch−¬ng 4 ThiÕt kÕ vµ thi c«ng bé ®iÒu khiÓn hÖ thèng t-íi phun m-a trªn c«ng nghÖ PSoC 4.1. S¬ ®å khèi cña bé ®iÒu khiÓn §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 89 - 4.2. Ph©n c«ng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Stt Chøc n¨ng Ch©n chip Ký hiÖu TÝn hiÖu ®Çu vµo 1 C¶m biÕn nhiÖt ®é Ta P0.7 CBN 2 C¶m biÕn ¸p suÊt P P0.6 CBS 3 Ap suÊt ®Æt ASD 4 C¶m biÕn bøc x¹ Qs P0.3 CBB 5 Nót Ên SET P1.6 SET 6 Nót Ên CANCEL P1.4 CANCEL 7 Nót Ên DOWN P1.3 DOWN 8 Nót Ên UP P1.2 UP TÝn hiÖu ®Çu ra 1 Van lµm viÖc (R¬ le cho ®éng c¬ b−íc) P0.1 VLV 2 Van tho¸t hiÓm (R¬ le) P0.2 VTH 3 §éng c¬ b¬m (R¬ le) P0.4 DCB 4 §Ìn b¸o HT lµm viÖc b×nh th−êng (Led) P0.0 D0 5 §Ìn b¸o HT èng bÞ t¾c (Led) P1.5 DT 6 §Ìn b¸o HT èng bÞ vì (Led) P1.7 DV 4.3. ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn Ta cã s¬ ®å thuËt to¸n nh− sau: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 90 - §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 91 - H×nh 4 – 4 : S¬ ®å thuËt to¸n ®iÒu khiÓn ng¾t. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 92 - 24VDC 24VDC 24VDC J1 Dong_co_bom 1 2 J2 VLV 1 2 J3 VTH 1 2 10K 10K C8281 2 3 C8281 2 3 C8281 2 3 K1 RELAY Dong_co 3 4 5 6 8 7 1 2 K2 RELAY Van_lam_v iec 3 4 5 6 8 7 1 2 K3 RELAY Van_thoat_hiem 3 4 5 6 8 7 1 2 D1 D3 D2 Dong co bom 1 2 Van lam v iec 1 2 Van thoat hiem 1 2 J4 220VAC 1 2 10K H×nh 4 - 6: S¬ ®å m¹ch lùc §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 93 - 4.4.ThuyÕt minh s¬ ®å • M¹ch ®iÒu khiÓn Trong s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn cã mµn h×nh hiÓn thÞ kÕt qu¶ LCD ®−îc nèi víi c¸c ch©n chip cña cæng P2, c¸c tÝn hiÖu vµo ra t−¬ng tù ®−îc nèi vµo c¸c ch©n cña cæng P0, P1. N¨m nót nhÊn bµn phÝm SET, CANCEL, DOWN, UP, RESET ®−îc nèi víi c¸c ch©n: P1.6, P1.4, P1.3, P1.2 vµ ch©n XRES ngoµi ra cæng kÕt nèi m¸y tÝnh qua cæng COM vµo IC MAX 232 ®−a tÝn hiÖu vµo ch©n P1.0 vµ P1.1. Khi ®ã phô thuéc vµo c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ c¸c c¶m biÕn mµ ch−¬ng tr×nh xö lý kÝch ho¹t hoÆc kh«ng kÝch c¸c ch©n chip, ®−a hiÓn thÞ c¸c bé th«ng sè ®iÒu khiÓn lªn LCD ®Ó dÔ quan s¸t trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn. Trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ta ®· tiÕn hµnh cµi ®Æt c¸c th«ng sè cÊu h×nh cho chip vi ®iÒu khiÓn. C¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù tõ c¶m biÕn ®−îc ®−a vµo ch©n chip th«ng qua c¸c bé biÕn ®æi ADC vµ c¸c kh©u khuyÕch ®¹i Gain ®Ó chip xö lý. TÝn hiÖu ra tõ chip ®−îc ®−a tíi m¹ch lùc ®Ó kÝch ®ãng më c¸c r¬ le. • M¹ch lùc TÝn hiÖu ra tõ chip lµ kho¶ng 2 - 5 VDC vµ dßng kho¶ng 50 - 100 mA do ®ã ta kh«ng thÓ dïng nguån nµy trùc tiÕp ®ãng më c¸c r¬ le hay vËn hµnh c¸c ®éng c¬ do ®ã ta ph¶i ®−a vµo ch©n baz¬ cña c¸c Tranzitor. Khi cã tÝn hiÖu tõ chip ra lµm cho c¸c Tranzitor nµy më vµ khi ®ã sÏ cho nguån 24VDC bªn ngoµi truyÒn qua cuén d©y lµm viÖc cña c¸c r¬ le 24VDC ®Ó ®ãng më c¸c tiÕp ®iÓm nèi m¸y b¬m vµ c¸c van ®iÒu khiÓn víi nguån xoay chiÒu. C¸c diode D1,D2, D3 lµm nhiÖm vô chèng dßng ng−îc. 4.5. Lùa chän thiÕt bÞ * C¸c ®Çu vµo cho bé ®iÒu khiÓn - §Çu vµo Analog [0 - 5 V] t−¬ng øng víi tÝn hiÖu cña c¶m biÕn nhiÖt. Do ®iÒu kiÖn kh«ng cho phÐp cho nªn t«i kh«ng chÕ t¹o ra c¸c c¶m biÕn ®é Èm, c¶m biÕn ¸p suÊt, c¶m biÕn bøc x¹ mµ thay vµo ®ã lµ ®−a tÝn hiÖu analog tõ 0 ®Õn 5 VDC vµo ch©n chip thay cho c¶m biÕn. Riªng víi c¶m biÕn nhiÖt chóng t«i dïng lo¹i c¶m biÕn LM335. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 94 - VCC R2 2.2K R1 10K 1 3 2 D1 LM335 1 3 2 Output 10mV/oK LM335 là cảm biến đo nhiệt độ được tích hợp từ các chất bán dẫn có thể đo nhiệt độ rất chính xác và dễ dàng chuẩn hoá. Nó làm việc như một diode Zener, LM335 có điện áp đánh thủng tỉ lệ trực tiếp với nhiệt độ tuyệt đối là 10mV/oK. Khi kiểm tra ở 25oC thì LM335 có sai số nhỏ hơn 1oC. Không giống như các cảm biến khác, LM335 có đầu ra tuyến tính. LM335 được ứng dụng trong phạm vi nhiệt độ từ -40oC ÷ 100oC. Trở kháng thấp và đầu ra tuyến tính đã làm cho việc ghép nối mạch ra và mạch điều khiển trở nên rất đơn giản. + Các đặc ®iÓm của LM335 - Đo trực tiếp nhiệt độ Kelvin. - Dòng làm việc từ 400µA ÷ 5mA. - Trở kháng động nhỏ hơn 1Ω. - Kiểm tra dễ dàng. - Phạm vi nhiệt độ đo rộng. - Gi¸ thµnh h¹. + Chuẩn hoá LM335 LM335 có một phương pháp chuẩn hoá thiết bị dễ dàng cho độ chính xác cao. Nối nhánh hiệu chỉnh của LM335 với một biến trở 10KΩ (biến trở chỉnh tinh). Bởi vì đầu ra của LM335 tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Do đó với việc điều chỉnh biến trở, đầu ra cảm biến sẽ cho 0V tại 0oK. Sai số điện áp đầu ra chỉ là sai số độ dốc (do đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ). Vì vậy, chuẩn hoá độ dốc tại một nhiệt độ sẽ làm đúng tất cả các nhiệt độ khác. Điện áp đầu ra của cảm biến được tính theo công thức: VoutT = VoutT0* 0T T (4-1). §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 95 - Trong đó: T là nhiệt độ chưa biết. T0 là nhiệt độ tham chiếu. Cả hai đều tính bằng nhiệt độ Kelvin. Bằng cách chuẩn hoá đầu ra tại một nhiệt độ sẽ làm đúng đầu ra cho tất cả các nhiệt độ khác. Thông thường đầu ra được lấy chuẩn là 10mV/oK. Ví dụ tại 25oC ta sẽ có đầu ra có điện áp là 2,98V. Tuy nhiên, LM335 cũng như bất kỳ loại cảm biến nào khác, sự tự làm nóng có thể làm giảm độ chính xác. * C¸c ®Çu ra cho bé ®iÒu khiÓn. - §Çu ra r¬ le (Dßng ®iÖn cho phÐp lµ 3A). * Giao diÖn truyÒn th«ng. - TruÒn th«ng RS232 (COM PORT) * Giao diÖn ng−êi m¸y. - Bµn phÝm gåm 5 nót Ên. - Mµn h×nh tinh thÓ láng LCD (2 dßng 16 ký tù) - C¸c ®Ìn LED biÓu thÞ chÕ ®é ho¹t ®éng. * C¸c linh kiÖn ®−îc dïng trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m¹ch: Ô 3 r¬ le ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 24VDC. Ô 5 phÝm Ên. Ô 1 LCD lµ module hiÓn thÞ tu©n theo chuÈn c«ng nghiÖp cña Hitachi HD44780. Th«ng sè cña module LCD: D 7 14 D 6 13 D 5 12 D 4 11 D 3 10 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V SS 1 V D D 2 V EE 3 LCD §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 96 - - Module gåm hai dßng 16 ký tù. - Ch©n Vss vµ Vdd lµ hai ch©n cung cÊp nguån. - Ch©n DB0 - DB7 lµ 8 ch©n d÷ liÖu. - Ch©n E lµ ch©n cho phÐp ®äc/ghi bus d÷ liÖu. - Ch©n R/W lµ ch©n ®äc/ghi. - Ch©n RS lµ ch©n lùa chän thanh ghi trong module. Ch©n A, K lµ hai ch©n cung cÊp ®iÖn ¸p cho ®Ìn nÒn cña mµn h×nh. Vcc,Vss lµ ch©n nguån +5V vµ ch©n ®Êt cßn VEE ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ®é t−¬ng ph¶n RS (Register Select )- chän thanh ghi. Cã 2 thanh ghi rÊt quan träng bªn trong LCD. Ch©n RS ®−îc dïng ®Ó chän c¸c thanh ghi nµy. NÕu RS = 0 th× thanh ghi m· lÖnh ®−îc chän, cho phÐp ng−êi dïng göi m· lÖnh ch¼ng h¹n nh− xo¸ mµn h×nh, ®−a con trá vÒ ®Çu dßng. NÕu RS = 1 th× thanh ghi d÷ liÖu ®−îc chän vµ cho phÐp ng−êi dïng göi d÷ liÖu cÇn hiÓn thÞ lªn LCD. R/W (Read/Write )- Ch©n ®äc ghi cho phÐp ng−êi dïng ®äc/ ghi th«ng tin tõ chip lªn LCD. R/W = 0 th× ®äc, cßn R/W = 1 th× ghi. E (Enable )- Ch©n cho phÐp E ®−îc LCD sö dông ®Ó chèt th«ng tin hiÖn cã trªn ch©n d÷ liÖu. Khi d÷ liÖu ®−îc cÊp ®Õn ch©n d÷ liÖu th× mét xung møc cao-xuèng-thÊp ®−îc ¸p ®Õn ch©n E ®Ó LCD chèt d÷ liÖu trªn ch©n d÷ liÖu. Xung nµy ph¶i réng tèi thiÓu 450ns. Ô 1 chip PsoC CY8C27443-24PI ý nghÜa cña c¸c ch©n * Ký hiÖu P0[0] lµ ch©n sè 0 cña cæng P0 (t−¬ng tù víi c¸c cæng kh¸c). * AI( Analog Input) ®Çu vµo t−¬ng tù. * AIO (Analog Input/Output) lµ ®Çu vµo ra t−¬ng tù. * SMP (Switch Mode Pump) lµ ch©n lùa chän chÕ ®é kÝch ®iÖn ¸p, ®−îc sö dông khi ho¹t ®éng víi nguån ®iÖn ¸p thÊp 1.0V. * External VREF lµ ch©n lÊy ®iÖn ¸p tham chiÕu tõ bªn ngoµi. * External AGND lµ ch©n lÊy ®iÖn ¸p AGND lµm tham chiÕu tõ bªn ngoµi. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 97 - H×nh 4-7: S¬ ®å ch©n chip CY8C27443 * EXTCLK lµ ch©n xung nhÞp tõ bªn ngoµi * XRES lµ ch©n cho phÐp khëi ®éng l¹i chip tõ bªn ngoµi. * I2C SDA lµ ch©n truyÒn d÷ liÖu nèi tiÕp trong truyÒn th«ng I2C. * I2C CLK lµ ch©n truyÒn xung nhÞp trong truyÒn th«ng I2C. * XTALin vµ XTALout lµ hai ch©n lÊy xung nhÞp th¹ch anh tõ bªn ngoµi. * Ch©n Vss vµ Vdd lµ ch©n nguån cÊp cho chip. Ô Mét IC æn ¸p LM7805 lµ lo¹i IC víi ®Çu vµo lµ ®iÖn ¸p tõ 5 ®Õn 25V vµ ®Çu ra lµ ®iÖn ¸p æn ®Þnh ë 5V. U3 LM7805/TO 1 3 2 VIN G N D VOUT H×nh 4-8 : S¬ ®å ch©n cña IC LM7805 Ô Mét IC MAX 232 lµ lo¹i IC cho phÐp chuyÓn ®æi truyÒn th«ng nèi tiÕp víi truyÒn th«ng RS232. Ô Mét IC MAX 232 lµ lo¹i IC cho phÐp chuyÓn ®æi truyÒn th«ng nèi tiÕp víi truyÒn th«ng RS232. U3 MAX232 5 4 14 15 19 8 10 11 12 17 9 13 2 3 1 20 16 T1IN T2IN T3IN T4IN T5IN C1+ C1- C2+ C2- SD V+ V- T1OUT T2OUT T3OUT T4OUT T5OUT §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 98 - Ô Mét bé nguån ngoµi 220VAC, 24VAC vµ mét sè phô kiÖn nh− mét sè tô läc, jack tÝn hiÖu… 4.6.CÊu h×nh cho c¸c User Module cña chip CY8C27443 H×nh 4-8: S¬ ®å cÊu h×nh chip CY8C27443 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 99 - H×nh 4-9: CÊu h×nh ch©n chip. Module ADCINC lµ module chuyÓn ®æi sè sang t−¬ng tù Input : LÊy tõ khèi t−¬ng tù ACB0 Clock Phase: Pha xung nhÞp ë chÕ ®é b×nh th−êng Module LCD lµ module hiÓn thÞ c¸c gi¸ trÞ dïng ®Ó giao tiÕp ng−êi m¸y. LCDPort : Cæng kÕt nèi Port_2 BarGraph : Enable Cho phÐp cÊu h×nh ®å ho¹ trªn LCD Module PGA: Module khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o cã t¸c dông khi ®Çu vµo lµ t−¬ng tù. HÖ sè cã thÓ thay ®æi th«ng qua ch−¬ng tr×nh lËp tr×nh. - Gain : 1.000 §Æt hÖ sè khuÕch ®¹i b»ng 1. - Input: analogColumn_InputMUX_0 ®Çu vµo cña bé khuÕch ®¹i. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 100 - Module Timer: Lµ bé ®Þnh thêi ®é réng 16 bit dïng ®Ó t¹o ra chu kú trÝch mÉu. Clock: VC3 §Çu vµo xung nhÞp lµ VC3 Capture: High ChÕ ®é b¨t ®iÓm lu«n ë tr¹ng th¸i cao TerminalCountOut: None §Çu ra gi¸ trÞ ®Õm cuèi lµ kho¸ CompareOut: None §Çu ra so s¸nh lµ kho¸. Period: 249 Gi¸ trÞ ®Æt tr−íc lµ 249. CompareValue: 0 Gi¸ trÞ so s¸nh lµ 0. CompareType: Less Than Or Equal KiÓu so s¸nh lµ nhá h¬n hoÆc b»ng. InterruptType: Terminal Count KiÓu sinh ng¾t lµ gi¸ trÞ ®Õm cuèi. ClockSync: Sync to SynCK §ång bé xung nhÞp víi xung nhÞp cña hÖ thèng. TC_PulseWidth: Full Clock Lùa chän ®é réng xung ®Çu ra cña gi¸ trÞ ®Õm cuèi lµ ®ñ mét xung nhÞp. IterruptAPI: Enable Më ng¾t cho lËp tr×nh øng dông. InvertEnable : Nomal Cho phÐp ®Çu ra ®¶o. Clock: VC2 §Çu vµo xung nhÞp lµ VC2. RX Input: Row_2_Input_1 Khai b¸o ®Çu vµo nhËn d÷ liÖu lµ Row_2_Input_1. TX Output: Row2_Output_1 Khai b¸o ®Çu ra d÷ liÖu lµ Row2_Output_1 TX Interrupt Mode: TXComplete Ng¾t x¶y ra khi truyÒn xong d÷ liÖu. RxCmBuffer: 16 bytes Dung l−îng bé ®Öm nhËn lµ 16 bytes. Command Terminator: 13 Ký tù kÕt thóc lÖnh. Param_Delimiter: 32 Ký tù giíi h¹n lÖnh. IgnoreCharsBelow: 32 Bá qua ký tù nhá h¬n 32. InterruptAPI: Enable më ng¾t cho lËp tr×nh øng dông. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 101 - 4.7. KÕt qu¶ thö nghiÖm m« h×nh Sau khi thiÕt kÕ phÇn cøng ta tiÕn hµnh ch¹y thùc nghiÖm m« h×nh theo c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn víi c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¸c nhau ta thu ®−îc kÕt qu¶: a). Bé th«ng sè thùc nghiÖm khi thiÕt kÕ hÖ thèng ®−êng èng Trªn c¬ së kÕt qu¶ thu ®−îc trªn c¸c b¶ng 2 - 3, 2 - 4, 2 - 5 ta nhËn thÊy mÆc dï c¸c vßi phun cã cïng ®−êng kÝnh lç vßi phun cã kÕt cÊu t−¬ng tù th× ta thÊy víi gãc cña vßi phun so víi ph−¬ng quü ®¹o chuyÓn ®éng cña dßng tia phun. θ = 64° th× chÞu ¶nh h−ëng bëi giã lµ Ýt nhÊt vµ cã b¸n kÝnh phun xa nhÊt do ®ã c¸c th«ng sè kü thuËt tèi −u ®−îc lÊy theo tr−êng hîp nµy. B¶ng 2 - 3 KÕt qu¶ thö nghiÖm vßi phun víi c¸c th«ng sè kü thuËt: ( d= 4mm, θ = 60°, α = 5°) Th«ng sè Sè TT ¸p lùc ë ®Çu vßi phun P (Kg/cm2) Bán kính tia phun R (m) ChiÒu cao tia phun H (mH20) L−u l−îng n−íc qua vßi phun (l/ph) 1 1,1 5,20 2,22 17,2 2 1,4 5,80 2,34 16,5 3 1,8 5,95 2,55 15,95 4 2,2 6,2 2,60 14,37 5 2,4 6,48 2,70 12,41 6 2,6 6,62 2,80 11,27 7 2,8 6,90 2,90 10,1 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 102 - B¶ng 2 - 4 KÕt qu¶ thö nghiÖm vßi phun víi c¸c th«ng sè kü thuËt: ( d= 4mm, θ = 64°, α = 5°) Th«ng sè Sè TT ¸p lùc ë ®Çu vßi phun P (Kg/cm2) B¸n kÝnh tia phun R (m) ChiÒu cao tia phun H (mH20) L−u l−îng n−íc qua vßi phun (l/ph) 1 1,1 5,40 2,43 17,5 2 1,3 5,47 2,50 16,7 3 1,6 5,91 2,63 15,9 4 1,8 6,12 2,72 15,2 5 2,2 6,43 2,80 14,1 6 2,5 6,72 2,90 12,3 7 2,7 7,00 3,01 11,0 B¶ng 2 - 5 KÕt qu¶ thö nghiÖm vßi phun víi c¸c th«ng sè kü thuËt: ( d= 4mm, θ = 68°, α = 5°) Th«ng sè Sè TT ¸p lùc ë ®Çu vßi phun P (Kg/cm2) B¸n kÝnh tia phun R (m) ChiÒu cao tia phun H (mH20) L−u l−îng n−íc qua vßi phun (l/ph) 1 1,10 5,10 2,33 17,6 2 1,30 5,35 2,45 16,8 3 1,65 5,65 2,66 16,2 4 2,00 5,90 2,71 15,7 5 2,20 6,26 2,79 14,85 6 2,40 6,50 2,85 13,2 7 2,60 6,80 2,90 12,1 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 103 - b). KÕt qu¶ thùc nghiÖm khi ch¹y m« h×nh - LuËt ®iÒu chØnh PID víi c¸c tham sè lùa chän Kp = 1.5, Ti = 5, Td = 0.1; Stt NhiÖt ®é (°C) §é Èm (%) ¸p suÊt (at) Thêi gian (s) 1 25.7 85 1.2 360 2 26.2 78 1.2 382 3 26.8 65 1.3 390 4 27.1 58 1.2 410 5 28.0 59 1.25 420 6 28.3 55 1.3 425 7 28.8 48 1.2 456 8 29.4 43 1.2 467 9 29.8 40 1.2 489 4.8. KÕt luËn ch−¬ng IV Th«ng qua ch−¬ng 4 ta tiÕn hµnh thùc nghiÖm lµm m¹ch ®iÒu khiÓn th«ng qua ®iÒu kiÖn vµ yªu cÇu bµi to¸n ®· ®Æt ra ë c¸c ch−¬ng tr−íc. M¹ch thiÕt kÕ ra ®¬n gi¶n vµ dÔ sö dông víi nhiÒu tÝnh n¨ng lùa chän th«ng qua viÖc nhËp tham sè qua bµn phÝm vµ tõ c¸c c¶m biÕn vµ ®· ®−îc kiÓm nghiÖm thùc tÕ lµ ch¹y tèt. Tõ ®ã tiÕn hµnh thiÕt lËp thuËt to¸n ®iÒu khiÓn vµ lËp tr×nh c¸c øng dông theo yªu cÇu bµi to¸n. H¹n chÕ trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn lµ do ®iÒu kiÖn kh«ng cho phÐp cho nªn kh«ng thiÕt kÕ ®−îc c¸c c¶m biÕn ®é Èm, c¶m biÕn ¸p suÊt vµ c¶m biÕn bøc x¹ n¨ng l−îng mÆt trêi mµ thay vµo ®ã lµ ta ®−a tÝn hiÖu t−¬ng tù vµo cho nªn nã kh«ng ph¶n ¸nh ®−îc c¸c tr¹ng th¸i ®iÒu khiÓn thùc tÕ. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 104 - KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ 1. KÕt luËn Sau mét thêi gian nghiªn cøu ®Ò tµi, mÆc dï gÆp nhiÒu khã kh¨n nh−ng víi nç lùc cña b¶n th©n cïng víi sù h−íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o ThS. Ng« TrÝ D−¬ng c¸c ThÇy C« trong Khoa C¬ §iÖn vµ c¸c phßng ban chøc n¨ng cïng toµn thÓ c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®Õn nay ®Ò tµi tèt nghiÖp cña t«i ®· c¬ b¶n hoµn thµnh. Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu d−îc trong ®Ò tµi "Nghiªn cøu thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn t−íi phun m−a phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn". Chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ sau: MÆt tÝch cùc - §Ò tµi ®· nªu ®−îc qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña ngµnh tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt trong n−íc còng nh− trªn thÕ giíi, ph©n tÝch vai trß, ý nghÜa øng dông còng nh− h¹n chÕ cña nã trong s¶n xuÊt. - Nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ phÇn cøng cña chip vi xö lý trªn c«ng nghÖ PSoC vµ c¸c linh kiÖn ®iÖn tö phô trî ®Ó tiÕn hµnh thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. - Nghiªn cøu phÇn mÒm PSoC Deisigner Version 4.2 vµ tiÕn hµnh thiÕt kÕ, lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng víi s¬ ®å c«ng nghÖ thùc tiÔn. - X©y dùng m« h×nh thùc, ch¹y thö kiÓm nghiÖm l¹i lý thuyÕt. MÆt h¹n chÕ - Do cßn h¹n chÕ vÒ kh¶ n¨ng còng nh− vÒ mÆt tµi chÝnh nªn c¸c c¶m biÕn ¸p suÊt, c¶m biÕn ®é Èm vµ c¶m biÕn bøc x¹ vÉn ch−a lµm thùc mµ ph¶i dïng tÝn hiÖu t−¬ng tù thay thÕ cho nªn kÕt qu¶ kiÓm nghiÖm vÉn ch−a ph¶n ¸nh chÝnh x¸c ®é biÕn thiªn cña hÖ thèng thùc. MÆt nhËn thøc - Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu, t×m hiÓu c¸c tµi liÖu ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi ngoµi nh÷ng hiÓu biÕt v« cung quan träng vÒ sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tù ®éng ho¸, viÖc øng dông cña tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt… §Ò tµi cßn gióp t«i §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 105 - tiÕp cËn víi nh÷ng kiÕn thøc vÒ ®iÒu khiÓn vi xö lý vµ c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh ®ang ®−îc øng dông réng r·i trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng hiÖn nay nh−: Visual Basic, Multisim, Matlab, Orcad…. - H¬n thÕ n÷a ®Ò tµi cßn gióp t«i cã thªm kiÕn thøc thùc tÕ vÒ ¸p dông tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp mét lÜnh vùc v« cïng quan träng vµ còng lµ nhiÖm vô cña mét kü s− tù ®éng ho¸ n«ng nghiÖp. 2. §Ò nghÞ Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn do thêi gian, ®iÒu kiÖn kinh tÕ vµ nhËn thøc cßn h¹n chÕ nªn viÖc t×m hiÓu x©y dùng m« h×nh, viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ch−a hîp lý, c¸c th«ng sè cßn sai sè lín. KÝnh mong bé m«n cïng khoa C¬ §iÖn t¹o ®iÒu kiÖn tèt h¬n n÷a vÒ thêi gian còng nh− thiÕt bÞ ®Ó ®Ò tµi cã thÓ hoµn thµnh tèt h¬n vµ cã tÝnh øng dông thùc tÕ cao. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 106 - Môc lôc Më ®Çu.......................................................................................................... - 1 - 1. §Æt vÊn ®Ò................................................................................................. - 1 - 2. Môc ®Ých cña ®Ò tµi .................................................................................. - 3 - 3. Néi dung ®Ò tµi ......................................................................................... - 3 - 4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu .......................................................................... - 3 - Ch−¬ng 1: Tæng quan ................................................................................ - 5 - 1.1. T×nh h×nh s¶n xuÊt rau s¹ch trong n−íc vµ trªn thÕ giíi ....................... - 5 - 1.1.1. Kh¸i niÖm rau s¹ch ............................................................................ - 5 - 1.1.2. T×nh h×nh s¶n xuÊt rau s¹ch trong n−íc............................................. - 6 - 1.1.3. T×nh h×nh s¶n xuÊt rau s¹ch trªn thÕ giíi .......................................... - 9 - 1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p t−íi............................................................................ - 9 - 1.2.1. Ph−¬ng ph¸p t−íi ............................................................................... - 9 - 1.2.2. Lùa chän ph−¬ng ph¸p t−íi.............................................................. - 14 - 1.3. Vai trß cña tù ®éng ho¸ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt................................ - 17 - 1.4. øng dông cña tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp .................................... - 18 - 1.5. Môc ®Ých vµ ý nghÜa viÖc thiÕt kÕ m« h×nh t−íi phun m−a ................. - 18 - 1.6. KÕt luËn ch−¬ng I ................................................................................ - 19 - Ch−¬ng 2: Nghªn cøu tÝnh to¸n c¸c th«ng sè kü thuËt cña hÖ thèng t-íi phun m-a trång rau s¹ch - 20 - 2.1. ChÕ ®é t−íi n−íc cho rau s¹ch ............................................................ - 20 - 2.1.1. §Êt, n−íc vµ c©y trång ..................................................................... - 20 - 2.1.2. TÝnh to¸n møc t−íi ........................................................................... - 20 - 2.2. Bè trÝ s¬ ®å hÖ thèng t−íi phun m−a vµ c¸c th«ng sè kü thuËt ........... - 22 - 2.2.1. C−êng ®é phun m−a ......................................................................... - 22 - 2.2.2. KÝch th−íc h¹t m−a .......................................................................... - 23 - 2.2.3. §é ®ång ®Òu khi t−íi ........................................................................ - 24 - 2.2.4. N¨ng suÊt t−íi phun m−a ................................................................. - 25 - 2.2.5. TÇm xa lý thuyÕt cña dßng tia .......................................................... - 26 - §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 107 - 2.2.6 Ph©n lo¹i, lùa chän vßi phun vµ ®−êng èng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn ...- 30 - 2.2.7. C¸c th«ng sè c¬ b¶n lùa chän m¸y b¬m .......................................... - 36 - 2.3. ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi phun m−a......................................................... - 38 - 2.4. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ........................................................................... - 43 - 2.5. ThiÕt kÕ giao diÖn ................................................................................ - 49 - 2.5.1. PhÇn mÒm thiÕt kÕ giao diÖn ............................................................ - 49 - 2.6. KÕt luËn ch−¬ng II............................................................................... - 52 - Ch−¬ng 3: Nghiªn cøu phÇn cøng vµ phÇn mÒm cña chip vi xö lý trªn c«ng nghÖ pSOc cña h·ng cypress - 53 - 3.1. Lùa chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn................................................................ - 53 - 3.2. Tæng quan cÊu tróc vµ tÝnh n¨ng cña PSoC......................................... - 54 - 3.3 T×m hiÓu cÊu tróc phÇn cøng chip PSoC .............................................. - 56 - 3.4. PhÇn mÒm ph¸t triÓn PSoC Designer 4.2............................................. - 73 - 3.4.1. CÊu tróc cña PSoC Designer ........................................................... - 73 - 3.4.2. C¸c kiÓu file vµ ®u«i më réng .......................................................... - 74 - 3.4.3. T¹o mét dù ¸n trong PSoC Deisigner .............................................. - 74 - 3.4.4. Tr×nh so¹n th¶o cÊu h×nh chip - Device Editor................................ - 76 - 3.4.5. Tr×nh so¹n th¶o øng dông - Application Editor ............................... - 79 - 3.5. Bé ®iÒu khiÓn PID sè........................................................................... - 79 - 3.5.1. ThiÕt kÕ luËt ®iÒu khiÓn PID sè ........................................................ - 79 - 3.5.2. Tæng hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn .......................................................... - 87 - 3.6 KÕt luËn ch−¬ng III .............................................................................. - 87 - Ch−¬ng 4: ThiÕt kÕ vµ thi c«ng bé ®iÒu khiÓn hÖ thèng t-íi phun m-a trªn c«ng nghÖ PSoC - 88 - 4.1. S¬ ®å khèi cña bé ®iÒu khiÓn .............................................................. - 88 - 4.2. Ph©n c«ng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ............................................................. - 89 - 4.3. ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn.......................................................................... - 89 - 4.4.ThuyÕt minh s¬ ®å................................................................................ - 93 - 4.5. Lùa chän thiÕt bÞ.................................................................................. - 93 - §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46 Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi - 108 - 4.6.CÊu h×nh cho c¸c User Module cña chip CY8C27443......................... - 98 - 4.7. KÕt qu¶ thö nghiÖm m« h×nh............................................................. - 101 - 4.8. KÕt luËn ch−¬ng IV ........................................................................... - 103 - KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ........................................................................... - 104 - 1. KÕt luËn ................................................................................................ - 104 - 2. §Ò nghÞ ................................................................................................................... - 105 - -------------------------------------------------------------------------------------------------------------