Máy ấp trứng gà - sinhvienit.netsinhvienit.net/forum/attachment/33874/1400176279/SinhVienIT.Net... · Bài tập lớn môn đo lường và cảm biến GV: Nguyễn Thu Hà

Bài tập lớn môn đo lường và cảm biến GV: Nguyên Thu Ha

Đê tai máy ấp trứng gà

Yêu câu thiêt kê gồm: - phân tích công nghệ- xây dựng mô hình hệ thống, các thiết bị và chức năng- sơ đồ khối hệ thống- lựa chọn cảm biến dùng cho hệ thống- chọn bộ điều khiển nhiệt- sơ đồ điều khiển

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM:1. Nguyễn Bá Phong ( trưởng nhóm )2. Nguyễn Xuân Quy3. Vu Ngoc Minh4. Nguyên Manh Viêt 5. Nguyên Đưc Quang

NỘI DUNG THỰC HIỆN:

Đặt vấn đề:- Việc sử dụng lò ấp, máy ấp trong thời gian gần đây khá phổ biến. Nó phù hợp với sự phát triển nhanh chóng của nền chăn nuôi nước nhà. Lò ấp được thiết kế với những công suất và yêu cầu kỹ thuật khác nhau tùy theo yêu cầu về giống gia cầm cần ấp nở cũng như qui mô ấp nở. Có những giống gia cầm cần yêu cầu về kỹ thuật làm lò ấp khá cao như gà trắng (gà công nghiệp)... khi đó việc xây dựng lò ấp cũng phải có những tiêu chuẩn khắt khe hơn như: sự giữ nhiệt, đều nhiệt, giữ ẩm, đều ẩm, cách tạo nhiệt ẩm cho lò... Đối với những giống gia cầm dễ ấp nở hơn như gà ta, gà Sao... thì yêu cầu kỹ thuật của lò cũng đơn giản hơn.

Trong các lò ấp trứng, yêu cầu cần phải cung cấp lượng nhiệt đầy đủ và liên tục thì năng suất của lò mới cao. Nếu trong quá trình ấp trứng mà mất nhiệt thì trứng dễ hỏng. Do vậy cần phải có hệ thống kiểm soát, quản lý xem lò có được cung cấp nhiệt đầy đủ hay không, và có thể biết dễ dàng ngăn trứng nào không được cung cấp nhiệt để sửa chữaI. PHÂN TICH CÔNG NGHÊ LO ÂP:

Nhom 10 - 1 - Máy ấp trứng


1. Điều kiện để ấp trứng gia cầma. Thời gian: Thời gian để ấp trứng vịt là 28 ngày, ấp trứng ngan( vịt xiêm), ngỗng là 30 ngày, trứng cút là 17 ngày, trứng đà điểu là 43 ngày, trứng gà là 21 ngày. Tuy vậy có thể dao động: trứng nhỏ nỏ trước từ 5-10 giờ, trứng to nở muộn hơn so với quy định 5-10 giờ. Từ đặc điểm này, nếu có điều kiện cần phân loại trứng có khối lượng to , nhỏ khác nhau cho vào cúng khay để dễ theo dõi trứng nỏ tập trung, cùng lúc. Không nên áp chung các loại trứng gia cầm khác loài trong cùng một lò vì chế độ nhiệt của mỗi loài là khác nhau.b. Nhiệt độ Trứng mới vào lò còn lạnh nên 3-4 ngày đầu cần cung cấp nhiệt độ cao hơn các giai đoạn ấp sau: Đối với trứng gà, trứng vịt và trứng ngan xấp xỉ 38 đô C (phụ thuộc vào điều kiện từng nơi ấp), sau đó giảm nhiệt độ từ từ, đến 3-4 ngày trước khi nở nhiệtđộ giảm 0,5-10 đô C. Trong những ngày nóng, cần hạ nhiệt độ phòng ấp bằn cách mở lò ấp, phun nước ấm( 35-36 đô C), phun nước làm mát phòng ấp.c. Độ ẩm: Những ngày đầu tiên yêu cầu nhiệt độ cao, yêu cầu độ ẩm cũng cao để giảm bớt sự bốc hơi nướctrong trứng. Đến giữa thời kì ấp, do việc trao đổi chất của phôi tăng, lượng nước nội sinh tạo ra cần phải thoát ra ngoài trứng nên yêu cầu nhiệt độ lò ấp và phòng ấp giảm đi. Vào vài ngày cuối của thời kỳ ấp, sự trao đổi chất của phôi mạnh nhất, nhiệt độ của trứng tăng lên cao nhất nên nhiệt độ của lò ấp phải giảm nhưng đồng thời ẩm độ của lò phải tăng (phun nước ấm lên trứng )để vừa hạ nhiệt trứng vừa tánh gà nở bị sát vỏ và chết tắc.d. Không khí: Không khí rất cần cho sự tao đổi khí của phôi vì vậy lò ấp phải đủ thông thoáng, khí trong lò ấp phải được lưu thông đều. Đảo trứng cũng là cách để điều hòa nhiệt độ, ẩm độ và không khí tại mọi vị trí của quả trứng

2. Tổng quan công nghê :



- Vì nhiệt độ ấp trứng gà là 37,4 - 37,8 độ C nên dải nhiệt của máy ta chọn sẽ là 37,5 độ C, và có thể cài đặt và điều khiển được thông qua mạch điều khiển- Ta cân co hê thông lo, cam biên va mach điêu khiên ( tôt nhât la dung hê thông linh kiên điên tư ) đê co thê giư đươc nhiêt đô ôn đinh va năm trong khoang nhiêt cho phep đê trưng co thê nơ ra con khoe manh va ti lê nơ cao.- trong khi âp hê thông cua ta cân phai cung câp ca không khi lân đô âm đê trưng đu điêu kiên nơ tôt nhât.- trong máy ấp ta nên thiết kế khay để trứng có tác dụng đảo đồng loạt trứng trong quá trình ấpII. MÔ HÌNH HỆ THỐNG, CÁC THIẾT BỊ VÀ CHỨC NĂNG: MÔ HINH HÊ THÔNG LO ÂP : Để chế tạo máy ấp trứng gà thì hệ thống của ta cần :- Vo may.

- Hệ thống phát nhiệt.- Hệ thống cam biên đo và điều khiển nhiệt độ lò.- Mạch điều khiển.- Hệ thống tuần hoàn cung cấp không khí, độ ẩm và đảo trứng.- Hệ thống báo động quá nhiệt trong những ngày nóng.

Nguyên li hoat đông của hệ thống: Hê thông phat nhiêt se tao ra nhiêt lương ơ trong lo, khi đo cam biên nhiệt se nhân tin hiêu đâu vao la nhiêt đô trong lo va se đưa ra ơ đâu ra la tin hiêu điên ap, tin hiêu điên ap nay se đươc đưa đên mach điêu khiên tai đây no se đươc bô xư li trung tâm (vi xư li) đa đươc lâp trinh nhân lam tin hiêu vao va đâu ra se la điên ap điều khiển cho triac đóng cắt nguồn cho hê thông phat nhiêt đê đam bao duy tri nhiêt đô trong lo ơ nhiêt đô cho phep.CÁC THIẾT BỊ VÀ CHỨC NĂNG :- Vỏ máy: Để bảo vệ trứng và giữ nhiệt cho máy. Trên vỏ máy cần thiết kế các cửa sổ hình hoa thị để điều chỉnh lượng không khí vào máy và thoát ra, đảm bảo sự thông thoáng cho máy ấp. Có công dụng chống đỡ toàn bộ máy, các khay trứng, giữ nhiệt và ổn định nhiệt độ theo nhu cầu ấp trứng. Vỏ máy âp nên chế tạo bằng ván carton được nhập ngoại, hoăc băng tôn ghep vơi phân cach nhiêt. PHẦN VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT:



được cấu tạo bởi lớp nhôm nguyên chất phủ lên tấm nhựa tổng hợp chứa tùi khí. Lớp nhôm có mầu sáng bạc giúp phản xạ nhiệt còn lớp nhựa chứa túi khí ngăn chặn quá trình dẫn nhiệt và giúp tản nhiệt nhanh. Bên cạnh đó, lớp nhựa chứa túi khí còn có có tác dụng ngăn sóng âm thanh truyền qua, đồng thời khử các sóng âm thanh phản xạ tránh tiếng vang do bề mặt không phẳng và hình dạng bất định.

Tấm cách nhiệt P2: gồm 1 lớp túi khí với hai mặt xi mạ nhômDày: 4mmHiệu quả: giảm 6-7 CCách âm: 40%

Tấm cách nhiệt A2A: Gồm hai lớp túi khí với hai lớp màng nhôm nguyên chấtDày: 8mmHiệu quả: chống cháy cấp độ A, giảm 12 – 14 CCách âm: 60%



Tấm cách nhiệt A2 hạt to: Gồm 1 lớp túi khí có dạng hạt to với hai lớp màng nhôm.Dày: 6-7mmHiệu quả: chống cháy cấp độ A, giảm 8-9 CCách âm: 50%

Tấm cách nhiệt A1: Gồm 1 lớp túi khí phủ một lớp màng nhôm nguyên chấtDày: 4mmHiệu quả: chống cháy cấp độ A, giảm 4-5 CCách âm: 35%

Tấm cách nhiệt AP:Gồm:01 mặt nhôm và 01 mặt xi mạ nhôm phủ lên lớp túi khíDày: 4mmHiệu quả: giảm 7 - 8 C, chÑng cháy c¥p _Ù ACách âm: 45%

Tấm cách nhiệt P2P: Gồm hai lớp túi khí với hai mặt xi mạ nhômDày: 7-8mmHiệu quả: giảm 10 - 12 CCách âm: 60%



Tấm cách nhiệt P1: Gồm 1 lớp túi khí phủ một lớp xi mạ nhômDày: 4mmHiệu quả: giảm 4-5 CCách âm: 35%

Tấm cách nhiệt A2: Gồm 1 lớp túi khí với 2 lớp màng nhôm nguyên chấtDày: 4mmHiệu quả: chống cháy cấp độ A, giảm 7 – 8 CCách âm: 40%

Xốp Extruded Polystyrene

Là loại vật liệu xốp cách nhiệt được sử dụng phổ biến trong cách nhiệt, cách âm, chống thấm và xử lý nền yếu. Đây là loại vật liệu cách nhiệt mang ưu điểm vượt trội so với các loại xốp cách nhiệt khác hiện có tại Việt Nam. Đặc tính sản phẩm : Kết cấu phân tử khép kín hoàn toàn của Extruded Polystyrene làm cho vật liệu này có khả năng chống thấm và ẩm mốc tốt hơn bất kì vật liệu cách nhiệt nào khác. Ngoài ra xốp Polystyrene còn có ưu thế về trọng lượng nhẹ, độ bền cao và dễ dàng kết hợp với các vật liệu xây dựng khác.

Thông số kỹ thuật:

Đặc tính

Đơn vị Chỉ số

Tỷ trọng Kg/m3 > 30Hệ số truyền nhiệt W/m.k £ 0.030Cường độ nén ép MPa > 0.25



Cường độ uốn cong N 35Hàm lượng chứa nước v/v £ 1.0Tính ổn định kích thước

% £ 0.30

Ứng dụng: - Dùng để làm mái nhà hoặc xử lý lại trần nhà bị thấm dột - Dùng để lót nền nhà, đặc biệt nền đường cao tốc - Dùng để xử lý nền đất yếu - Kết hợp với các vật loại xây dựng khác để làm tường nhà, có hiệu quả cách nhiệt và cách âm cao, tiết kiệm điện năng - Dùng để xây dựng hồ bơi, sân thượng các chung cư, tòa nhà thương mại… - Dùng để sản xuất tấm cách nhiệt panel, sử dụng trong xây dựng kho lạnh, hầm đông… Chúng tôi có thể cung cấp xốp Polystyrene với nhiều qui cách khác nhau tùy theo nhu cầu cụ thể của quý công ty.

PHẦN MẶT TRONG: Mặt trong chế tạo bằng kim loại

-Tôn mạ kẽm:

Giới thiệu tôn mạ kẽm:

a)Cấu tạo:

Tôn mạ kẽm là loại Tôn sau khi thép nền mạ kẽm ở cả 2 mặt trên và dưới để tăng độ bền cho là thép nền bên trong. Do cấu tạo đơn giản và độ bền không bằng Tôn mạ màu và Tôn lạnh nên giá thành Tôn mạ kẽm rẻ hơn, phù hợp với những hạng mục công trình làm tạm trong thời gian ngắn.

b)Đặc tính:

Với một lớp kẽm mỏng, được phủ lên bề mặt kim loại nền bằng quá trình nhúng nóng, các sản phẩm tôn mạ kẽm được bảo vệ cách ly khỏi môi trường xung quanh để chống rỉ sét, bảo đảm độ bền cho kim loại nền

-tôn thép :



1. Giới thiệu:Tôn cách nhiệt – cách âm PU là tôn sóng vuông cao 32 mm được

phủ thêm một lớp cách nhiệt PolyurethaneChất PU đem lại cho sản phẩm tính năng cách nhiệt và cách âm lý

tưởng. Từ đầu thập kỷ 60, PU đã được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cho các toà nhà và các công trình xây dựng và ngày càng thể hiện được các đặc tính nổi trội hơn hẳn so với các chất liệu dùng để cách âm cách nhiệt thông thường. PU được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất các sản phẩm cách nhiệt, cách âm trong xây dựng và đời sống như: vật liệu cách nhiệt tủ lạnh, bình nóng lạnh, nhà xưởng, kho tàng, kho đông lạnh,…. đặc biệt công nghệ chống nóng và ồn cho mái nhà công nghiệp và nhà dân dụng.2. Yêu câu vê ky thuât Tôn PU cách nhiêt

-Độ dày tôn:0.3–0.5mm. -Độ dày PU:16mm. -Chiều rộng:1070mm. -Hữu dụng: 1010 mm.

3. Đăc tính nôi trôi cua tôn PU

- Tôn PU với tính năng cách nhiêt, ngăn tiếng ôn ao ra môi trương sinh hoat thoáng mát, yên tinh ôn đinh. Ngoai ra con tiết kiêm đươc điên năng sinh hoat va san xuất

- Tôn PU có kha năng chiu lưc tốt, đô bên cao- Tôn PU vưa la tôn mái nha ( ma mau , ma kem ), đông thơi

lớp PU con thay thế cho tấm trân nha.- Đăc biêt có loai tôn PU chống cháy. Bảng thông số kỹ thuật của chất PU:

TÍNH CHẤT VẬT LÝ

ĐƠN VỊ TRỊ SỐ

Tỷ trọng Kg/m3 25 ÷40

Tỷ suất truyền nhiệt Kcal/mh0C 0,021

Khả năng cách âm dB 27,3

Tỷ suất hút ẩm % 0,51

Khả năng chịu lực nén N/cm2 35



Nhiệt độ ứng dụng 0C -118 ÷ 82 Bảng so sánh tính năng của PU với các vật liệu khác:

VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT

TỶ SUẤT TRUYỀN NHIỆT (Kcal/mh0C)

ĐỘ CHỊU NÉN (N/cm2)

PU 0,021 35

XPS 0,027 30

EPS 0,037 11

Bông thuỷ tinh 0,045 Không áp dụng4. Ưu điểm :

Tính năng cách nhiệt: PU là một trong những chất liệu có tính dẫn nhiệt thấp nhất trong các loại vật liệu cách nhiệt. Chất liệu này có thể giữ nóng rất tốt và cũng có thể duy trì được nhiệt độ làm lạnh phù hợp nhất (Xem bảng thông số kỹ thuật PU và bảng so sánh tính năng PU với vật liệu khác).

Tính năng cách âm: Chất PU có khả năng cách âm cao, giảm thiểu tối đa tiếng ồn của môi trường xung quanh (khả năng cách âm 27,3dB).

Khả năng chịu nén hoàn hảo: PU có khả năng chịu nén rất tốt,

đặc biệt cường độ chịu nén của vật liệu sẽ tăng lên khi được kết dính với với bề mặt của các vật liệu xây dựng khác.

Khả năng kết dính vững bền: Trong khoảng thời gian ngắn từ

khi pha trộn tới bước xử lý cuối cùng, PU có khả năng kết dính hữu hiệu với diện tích bề mặt của các vật liệu xây dựng khác.

Khả năng tương thích nhạy bén với các vật liệu khác: PU có thể dễ dàng kết dính với các vật liệu phổ biến như: giấy, lá kim loại, sợi thuỷ tinh, thép, nhôm, vữa, gỗ dán và các vật liệu nhựa. Các chất liệu này cũng góp phần làm tăng độ kết dính và độ bền của PU.

Tính bền nhiệt: PU có thể được sử dụng và giữ được độ bền

vững trong điều kiện nhiệt độ ngoài trời từ - 118 0C tới + 820C.



Khả năng chống ẩm cao: PU có tính năng chống ẩm vượt trội trong

các điều kiện tự nhiên có độ ẩm cao, đặc biệt tính năng chống ẩm được tăng lên khi kết hợp với các vật liệu chống ẩm khác như PP hoặc PVC. Tính bền vững trong môi trường kiềm: Ngâm trong dung dịch có độ PH 14 trong 60 ngày mà không có phản ứng.

- hệ thống phát nhiệt: Có chức năng tạo ra nhiệt lượng để cung cấp cho lò có thể dùng các thiết bị để phát nhiệt như : 1, Cấp nhiệt bằng điện trở: Điện trở là điện trở thanh kín, không rò rỉ điện. Công suất của điện trở là 200 watt ĐiÖn trë lµ bé phËn ph¸t nhiÖt cña lß, lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt do ®ã ®ßi hái ph¶i ®¶m b¶o çc yÒu cÇu sau : + ChÞu nãng tèt, Ýt bÞ «xy ho¸ ë nhiÖt ®é cao + Ph¶i cã ®é bÒn c¬ häc cao, kh«ng bÞ biÕn d¹ng ë nhiÖt ®é cao + §iÖn trë suÊt ph¶i lín + HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë ph¶i nhá + Çc tÝnh chÊt ®iÖn ph¶i cè ®Þnh hoÆc Ýt thay ®æi + Çc kÝch thíc ph¶i kh«ng thay ®æi khi sö dông + DÔ gia c«ng, dÔ hµn ho¨c dÔ Ðp khu«n §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu cña d©y nung, trong hÇu hÕt çc lß ®iÖn trë c«ng nghiÖp, d©y nung kim lo¹i ®Òu ®îc chÕ t¹o b»ng çc hîp kim Cr«m-Nh«m vµ Cr«m-Niken lµ çc hîp kim cã ®iÖn trë lín, d©y nung phi kim lo¹i dïng phæ biÕn lµ SiC, grafit vµ than. 2, Cấp nhiệt bằng bóng đèn: Dùng các bóng đèn sợi đốt công suất khoảng 200 watt ta cũng có thể cấp nhiệt đủ để cho trứng nở.

- hệ thống cam biên đo và điều khiển nhiệt độ lò: Nhiệt tỏa ra từ điện trở được quạt thổi đi đều khắp trong buồng ấp. Một nhiệt kế điện tử Digital đo đạc và kiểm soát nhiệt độ này. Nếu buồng ấp còn thấp hơn nhiệt độ yêu cầu ấp, vi mạch xử lý đóng điện trở cấp nhiệt cho



buồng, nếu nhiệt đủ thì mạch cắt điện của điện trở, do đó nhiệt không lên nữa CÁC LOẠI CẢM BIẾN CÓ THỂ DÙNG: + Nhiệt điện trở kim loại : thường làm từ dây kim loại như Platinum, Nikel. Đôi khi còn dùng đồng, wonfram để chế tạo điện trở. thường dùng là PT-100 (platin 100 Ω ở 0oC), CU-100, NI-100.. Quan hệ nhiệt độ, điện trở có dạng: R(T) = Ro . f (T-To) + Nhiệt điện trở bán dẫn : loại thiết bị đo nhiệt này được làm từ các loại chất bán dẫn như: MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZntiO4… RT = Aeβ/T Có các loại:• Diod• Transistor• IC: LM335, LM35, LM45, AD 22100…và các cảm biến thông minh như IC DS18B20 … + IC c¶m biÕn lo¹i LM35 LM35 cã ®iÖn ¸p ngâ ra tû lÖ trùc tiÕp víi nhiÖt ®é thang ®o oC, ®iÖn ¸p ë ngâ ra lµ 10mV/ oC vµ sai sè kh«ng tuyÕn tÝnh lµ ±1,8mV cho toµn thang ®o. §iÖn ¸p nguån nu«i cã thÓ thay ®æi tõ 4V ®Õn 30V.LM35 ®îc chÕ t¹o cho 3 thang ®o :-55o C ®Õn 150oC lo¹i LM35 vµ LM35D.-40oC ®Õn 110oC lo¹i LM35c vµ LM35CA. 0oC ®Õn 100oC lo¹i LM35DA.



Hiện nay đã có thêm nhiều IC cảm biến LM mới được sản xuất với tính năng và chất lượng ngày càng cao ( LM335, LM741, LM741P…) + IC c¶m biÕn lo¹i AD 22100 AD 22100 cã hÖ sè nhiÖt ®é 22,5 mV/oC. §iÖn ¸p ngâ ra cã c«ng thøc:Vout = (V+/ 5V).(1,375V + 22,5mV/oC. T )Trong ®ã :V+ lµ trÞ sè ®iÖn ¸p cÊp.T lµ nhiÖt ®é cÇn ®o.

Çc IC trong hä AD 22100.AD 22100 KT/KR cho d¶i ®o tõ 0oC ®Õn 100oC.AD 22100 AT/AR cho d¶i ®o tõ 40oC ®Õn 85oC.AD 22100ST/SR cho d¶i ®o tõ 50oC ®Õn 150oC.



+ IC c¶m biÕn nhiÖt ®é th«ng minh DS18B20 DS18B20 là một sản phẩm của công ty Dallas (Mü), đây cũng là công ty đóng góp nhiều vào việc cho ra đời bus một dây và các cảm biến một dây. Hình dạng bên ngoài của cảm biến một dây DS18B20 được mô tả trên hình vÏ, trong đó dạng vỏ TO-92 với 3 chân là dạng thường gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng, còn dạng vỏ SOIC với 8 chân được dùng để đo nhiệt độ bề mặt, kể cả da người

Các đặc điểm kỹ thuật của cảm biến DS18B20 : Sử dụng giao diện một dây nên chỉ cần có một chân ra để truyền thông. Độ phân giải khi đo nhiệt độ là 9 - 12bit. Dải đo nhiệt độ -55oC đến 125oC, từng bậc 0,5oC, có thể đạt độ chính xác đến 0,1oC bằng việc hiệu chỉnh qua phần mềm. Rất thích hợp với các ứng dụng đo lường đa điểm vì nhiều đầu đo có thể được nối trên một bus, bus này được gọi là bus một dây (1-wire bus) gièng h×nh díi đây: (h×nh vÏ díi ®©y lµ ph¬ng ph¸p nèi cña DS18S20,tuy nhiªn còng cã thÓ ¸p dông ®îc cho DS18B20)



Không cần thêm linh kiện bên ngoài. Điện áp nguồn nuôi có thể thay đổi trong khoảng rộng, từ 3,0 V đến 5,5 V một chiều và có thể được cấp thông qua đường dẫn dữ liệu. Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ. Thời gian lấy mẫu và biến đổi thành số tương đối nhanh, không quá 200 ms. Mỗi cảm biến có một mã định danh duy nhất 64bit chứa trong bộ nhớ ROM trên chip (on chip), giá trị nhị phân được khắc bằng tia laze. Đầu đo nhiệt độ số DS18B20 đưa ra số liệu để biểu thị nhiệt độ đo được dưới dạng mã nhị phân 9 bit. Các thông tin được gửi đến và nhận về từ DS18B20 trên giao diện 1-wire, do đó chỉ cần hai đường dẫn gồm một đường cho tín hiệu và một đường làm dây đất là đủ để kết nối vi điều khiển đến điểm đo. Nguồn nuôi cho các thao tác ghi/đọc/chuyển đổi có thể được trích từ đường tín hiệu, không cần có thêm đường dây riêng để cấp điện áp nguồn. Mỗi vi mạch đo nhiệt độ DS18B20 có một mã số định danh duy nhất, được khắc bằng laser trong quá trình chế tạo vi mạch nên nhiều vi mạch DS1820 có thể cùng kết nối vào một bus 1-wire mà không có sự nhầm lẫn. Đặc điểm này làm cho việc lắp đặt nhiều cảm biến nhiệt độ tại nhiều vị trí khác nhau trở nên dễ dàng và với chi phí thấp. Theo chuẩn 1-wire độ dài tối đa cho phép của bus là 300 m. Số lượng các cảm biến nối vào bus không hạn chế. Để nâng cao độ phân giải lên trên 12 bit ta phải tính toán thêm bằng phần mềm dựa trên các số liệu lưu trữ trên các thanh ghi nhiệt độ, COUNT REMAIN và COUNT PER C trong nhóm các thanh ghi nháp (scratchpad).



- mạch điều khiển: có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến, phân tích và so sánh với nhiệt độ yêu cầu được cài đặt để đưa ra tín hiệu điều khiển cho triac đóng cắt nguồn cho hệ thống phát nhiệt để nhiệt độ lò ấp luôn ổn định và đúng nhiệt độ cho phép Hiện nay các loại vi điều khiển đang rất phổ biến và có khả năng điều khiển cao ta nên chọn vi điều khiển cho mạch của chúng ta. Tæng Quan Hä Vi §iÒu KhiÓn AVR: Vi điều khiển AVR (Atmel Norway design) thuộc họ vi điều khiển Atmel, nó là họ Vi điều khiển mới trên thị trường cũng như đối với người sử dụng. Đây là họ Vi Điều Khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set Computer) có cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như các họ VĐK khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiện lợi cho người thiết kế và lập trình.Sự ra đời của AVR bắt nguồn từ yêu cầu thực tế là hầu hết khi cần lập trình cho vi điều khiển, chúng ta thường dùng những ngôn ngữ bậc cao HLL (Hight Level Language) để lập trình ngay cả với loại chip xử lí 8 bit trong đó ngôn ngữ C là ngôn ngữ phổ biến nhất. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước đoạn mã sẽ tăng nhiều so với dùng ngôn ngữ Assembly. Hãng Atmel nhận thấy rằng cần phải phát triển một cấu trúc đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm thiểu sự chênh lệch kích thước mã đã nói trên. Và kết quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc làm giảm kích thước đoạn mã khi biên dịch và thêm vào đó là thực hiện lệnh đúng đơn chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lũy và đạt tốc độ nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần. PHÂN LOẠI AVR :+ AT90S8535: Không có lệnh nhân hoặc chia trên thanh ghi. + ATMEGA 8, 16, 32 (AVR loại 8 bit, 16 bit, 32 bit): Là loại AVR tốc độ cao, tích hợp sẵn ADC 10 bit. + AVR tích hợp sẵn LCD driver : Atmega169,329 + AVR có tích hợp SC (power stage controller): AT90PWM thường dùng trong các ứng dụng điều khiển động cơ hay chiếu sáng nên còn gọi là lighting AVR. + Attiny11, 12, 15: AVR loại nhỏ. §Æc §iÓm Cña ATMEGA16L:- Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít



- Kiến trúc RISC - Reduce Instruction Set Computer (Cã nghÜa lµ m¸y tÝnh dïng tËp lÖnh rót gän,bé vi xö lý kiÓu nµy thùc hiÖn Ýt lÖnh h¬n nh÷ng bé vi xö lý kh¸c) - 131 lệnh mạnh, hầu hết các lênh thực hiện trong một chu kỳ - 32 Thanh ghi 8-bit đa năng - Tốc độc thực hiện lên tới 16 triệu lệnh trong 1 giây với tần số 16MHz - Có 2 bộ nhân, mỗi bộ thực hiện trong thời gian 2 chu kỳ - Các bộ nhớ chương trình và dữ liệu cố định - 16 Kb bộ nhớ flash có khả năng tự lập trình trong hệ thống - Có thể thực hiện được 10.000 lần ghi/xoá - Vùng mã Boot tuỳ chọn với những bit khoá độc lập - Lập trình trên trong hệ thống bởi chương trình on-chip Boot - Thao tác đọc trong khi nghi thực sự - 512 bytes EEFROM Có thể thực hiện 100.000 lần ghi /xoá - 1Kb SRAM bên trong - Lập trình Khoá an ninh phần mềm + Giao diÖn nèi tiÕp ®ång bé ( chuÈn IEEE std.1149.1).Khi thùc hiÖn trao ®æi d÷ liÖu víi çc thiÕt bÞ tư¬ng thÝch th× khung d÷ liÖu 8Bit gi÷a 2 thiÕt bÞ ®ưîc truyÒn ®ång bé (cïng xung nhÞp ®ång hå) - Ýt x¶y ra lçi ĐẶC ĐIỂM VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA8535: Một trong những vi điều khiển họ AVR là vi điều khiển ATmega8535 (Data sheet ATmega8535). Đây là một con vi điều khiển có cấu trúc khá phức tạp, có đầy đủ chức năng của họ AVR, nếu lập trình thành thạo cho ATmega8535 chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng thành thạo các vi điều khiển khác trong cùng họ. ATmega8535 là một vi điều khiển CMOS 8bit công suất thấp trên nền kiến trúc AVR kiểu RISC. Vào/ra: Analog - digital và có thể ngược lại. Bằng việc thực hiện câu lệnh trong một chu kỳ xung nhịp đơn, ATmega8535 đạt được một triệu phép tính trong 1 giây với tần số 1MHZ với tốc độ xử lý cao. Cấu trúc của ATmega8535 trong hình 1 gồm 512 Byte EEPROM với 100.000 lần viết/xoá. 512 Byte SRAM nội, hai bộ định thời 8bit và các chế độ chọn tần số xung nhịp riêng, một bộ định thời 16 bit và các chế độ chọn tần số xung nhịp riêng, 4



kênh PWM, 8 kênh ADC 10 bit, giao diện BUS hai dây truyền thông nối tiếp USART, giao diện nối tiếp SPI (Serial Peripheral Interface), bộ so sánh tương tự trên chip, bộ định thời watchog có thể lập trình được với mạch dao động riêng trên chíp. ATmega8535 khởi động khi bật nguồn, mạch dao động RC nội, các nguồn ngắt ngoại và nội, có 6 chế độ ngủ: IDLE, giảm nhiễu ADC, tiết kiệm năng lượng, Standby và Standby mở rộng(mạch dao động tiếp tục chạy khi ngoại vi duy trì standby cho phép khởi động nhanh công suất tiêu thụ thấp). Điện áp hoạt động 4,5V - 5,5V, tần số hoạt động từ 0 - 16 MHZ. Đặc biệt với vi điều khiển ATmega8535 là nhóm các lệnh làm việc với 32 thanh ghi đa năng nối trực tiếp với ALU đồng thời cho phép hai thanh ghi độc lập truy cập đồng thời trong một chu kỳ xung nhịp khi thực thi một lệnh. Kiểu mã kết quả trả về hiệu quả hơn trong khi thời gian nhanh gấp 10 lần so với vi điều khiển kiểu CISC thông thường.

- hệ thống tuần hoàn cung cấp không khí, độ ẩm và đảo trứng:

1. Bộ tạo ẩm và bộ điều ẩmLàm việc theo nguyên lý sau:- Dẫn nước hay đổ nước vào máng tạo ẩm đặt trong máy để nước bốc hơi tạo ẩm. Cách này thủ công, đơn giản, không đảm bảo tốt yêu cầu độ ẩm ổn định, khó điều ẩm tốt được.- Vung nước qua cánh quạt trong máy, nước từ bình chứa đặt cao hay từ mạng ống cung cấp chung của trại, qua van nước, ống dẫn vào bầu, để rồi theo ống dẫn hàn dọc các cánh quạt gió mà vung ra xung quanh, xuyên qua các lỗ nhỏ của vành lưới thép bao xung quanh, sẽ tạo thành lớp sương mù gây ẩm trong máy.- Bộ điều ẩm thường gồm một bộ cảm biến ẩm đặt trong máy để tác động vào bộ phận ngắt van nước để đóng ngắt dòng chảy vào máy, khi độ ẩm thấp hay cao quá mức qui định.

2. Bộ thông gió và bộ điều gió



Bộ thông gió ở các máy ấp trứng đều là quạt hướng trục, lắp ở giữa thành sau bên trong máy. Cửa hút gió được bố trí gần trục quạt có nắp điều gió, điều chỉnh độ mở bằng tay. Cửa thoát gió thường bố trí trên nóc máy hay ở thành trước máy, có nắp điều gió, đóng mở bằng tay.

3. Bộ đảo trứngBao gồm có các nguyên lý làm việc sau:- Dây kéo: dùng ở một số máy ấp trứng cỡ nhỏ, trong đó khay trứng có các đũa tròn xoay được, quấn một dây chung sao cho khi đảo, ta kéo một đầu dây thì các đũa xoay đủ để trứng xoay theo một góc nào đó.- Tay quay: dùng ở máy ấp trứng có giàn trống, dùng tay quay trống nghiêng một góc 45-470 (so với mặt nằm ngang) lần lượt cả hai phía theo từng thời gian qui định.- Động cơ điện quay: dùng cho mọi kiểu giàn trứng, thường gồm động cơ điện, bộ giảm tốc, bộ truyền động và cụm tiếp điểm cuối.

III. SƠ ĐÔ KHÔI HÊ THÔNG :



Nguyên lý của hệ thống là: hệ thống phát nhiệt tạo ra nhiệt lượng, cảm biến nhiệt sẽ biến đổi tín hiệu nhiệt độ này về dạng tín hiệu số và được hồi tiếp về mạch điều khiển tại đây vi xử lý sẽ phân tích so sánh và cấp tín hiệu điều khiểncho van triac để đóng cắt nguồn cho hệ thống phát nhiệt đảm bảo nhiệt độ trong buồng ấp luôn ở nhiệt độ thích hợp. Đảm bảo trứng nở với hiệu suất cao nhất

IV. LỰA CHỌN CẢM BIẾN SỬ DỤNG CHO HỆ THỐNG: trong số các cảm biến nhiệt độ đã nói và phân tích ở trên ta thấy IC cảm biến nhiệt DS18B20 có nhiều ưu điểm, dễ kết nối và có độ chính xác cao do đó ta nên chọn IC cảm biến DS18B20 cho hệ thống của chúng ta. Ta sẽ xử dụng nhiều cảm biến gắn tại vài vị trí trong buồng ấp, để đo nhiệt tại các vị trí khác nhau trong buồng ấp để đảm bảo nhiệt độ tại mọi vị trí trong buồng ấp là như nhau.

V. CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ: Dựa trên những phân tích ở trên bộ điều chỉnh nhiệt độ chúng ta sẽ chọn là: Dùng vi xử lý Atmega16 do nó có nhiều ưu điểm như dễ lập trình, điều khiển chính xác và ít bị lỗi. Dùng triac làm van đóng cắt nguồn cho dây nung tạo nhiệt độ.



VI. SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN:



ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn:+ T¸c dông çc linh kiÖn : - DS18B20 c¶m biÕn nhiÖt ®é tõ m«i trêng bªn trong buång Êp ®Ó lÊy tÝn hiÖu nhiÖt ®é ®a vµo vi xö lý. - LCD gi¶i m· vµ hiÓn thÞ nhiÖt ®é.- triac lµ van b¸n dÉn cã t¸c dông ®ãng c¾t m¹ch lùc cña hÖ thèng ph¸t nhiÖt. - ATMEGA16L ®iÒu khiÓn ®ãng c¾t thiÕt bÞ theo ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é ®· mÆc ®Þnh cµi ®Æt,®iÒu khiÓn hiÓn thÞ LCD. - m¹ch æn ¸p ,t¹o ®iÖn ¸p 5VDC æn ®Þnh cÊp cho vi m¹ch.- cæng MAX 232 lµ cæng ®Ó kÕt nèi víi m¸y tÝnh.


Vi xử lý

Atmega16L

Mạch điều khiển Triac

LCD hiển thị nhiệt độ

Máy tính

Cảm biến nhiệt DS18B20

Bàn phím để đặt nhiệt độ

Đồng bộ tín hiệu

MAX 232


C¶m biÕn nhiÖt ®é truyÒn tÝn hiÖu nhiÖt ®é ®äc ®îc qua ch©n DQ(2) vµo ch©n 34 cña ATMEGA16L (ADC6) ch©n nµy lµ 1 trong 8 ®Çu vµo cña hÖ thèng biÕn ®æi A/D cña ATMEGA16L , nhng kh«ng cÇn biÕn ®æi mµ ®a th¼ng vµo khèi xö lý trung t©m (v× tÝn hiÖu truyÒn cña c¶m biÕn nhiÖt ®é ë ch©n DQ lµ tÝn hiÖu sè) ,tÝn hiÖu khi ®a vµo ®©y sÏ ®îc CPU xö lý víi çc ®iÒu kiÖn ®É ®îc lËp tr×nh s½n (nÕu nhiÖt ®é ≤ 37,5 ®iÒu khiÓn triac ®ãng m¹ch cÊp nhiÖt nhiÖt ®é ≥ 37,5 ®iÒu khiÓn triac c¾t m¹ch cÊp nhiÖt) ,sau ®ã tÝn hiÖu sau khi ®îc xö lý tiÕp tôc ®a ra 4 ch©n 26(TDO - Test Data Out – kiÓm tra d÷ liÖu ra),27(TDI – KiÓm tra d÷ liÖu vµo),28(TOSC1 – Test ocsilltor – kiÓm tra ®Çu vµo cña bé t¹o dao ®éng),29(TOSC2 –kiÓm tra ®Çu ra cña bé t¹o dao ®éng2) vµo D4,D5,D6,D7 cña LCD ®Ó gi¶i m· LCD nhËn xung nhÞp nèi tiÕp(SCL – Serial Clock ) ë ch©n 22 cña ATMEGA16 ®Ó Reset,d÷ liÖu nèi tiÕp (SDA – Serial Data) cña ch©n 23 ®Ó ghi ®äc ký tù,xung nhÞp ®· qua kiÓm tra(TCK – Test Clock) ®Ó xo¸ ký tù.


Documents

Máy ấp trứng gà - sinhvienit.netsinhvienit.net/forum/attachment/33874/1400176279/SinhVienIT.Net... · Bài tập lớn môn đo lường và cảm biến GV: Nguyễn Thu Hà