Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Khóa Luận Tốt Nghiệp Cao Đẳng

Cảm Biến Đo Nhiệt Độ Lm35, Lm335, Ds18B20.


- Bộ nhớ EEPROM.


- Giao tiếp USART..vv.


2. Giới thiệu vi điều khiển Atmega16L:


Atmelga16L có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các loại khác


thì giá thành là vừa phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng dụng tới vi điều

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 65 trang tài liệu này.


khiển. Tính năng:

Nghiên cứu kit điều khiển đo lường và điều khiển hệ thống tự động tưới đa năng cho nhà trồng hoa - 5


- Bộ nhớ 16K(flash) . - 512 byte (EEPROM). - 1 K (SRAM).


- Đóng vỏ

40 chân , trong đó có 32 chân vào ra dữ

liệu chia làm 4 PORT


A,B,C,D. Các chân này đều có chế độ pull_up resistors.


- Giao tiếp SPI. - Giao diện I2C. - Có 8 kênh ADC 10 bit.


- 1 bộ so sánh analog. - 4 kênh PWM.


- 2 bộ timer/counter 8 bit, 1 bộ timer/counter1 16 bit.


- 1 bộ định thời Watchdog.


- 1 bộ truyền nhận UART lập trình được.


2.1. Mô tả các chân:


- Vcc và GND 2 chân cấp nguồn cho vi điều khiển hoạt động.


- Reset đây là chân reset cứng khởi động lại mọi hoạt động của hệ thống.


- 2 chân XTAL1, XTAL2 các chân tạo bộ dao động ngoài cho vi điều khiển, các chân này được nối với thạch anh (hay sử dụng loại 4M), tụ gốm (22p).

- Chân Vref thường nối lên 5v(Vcc), nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chân này được sử dụng làm điện thế so sánh, khi đó chân này phải cấp cho nó điện áp cố định, có thể sử dụng diode zener:


Hình 3. Cách nối chân Vref


- Chân Avcc thường được nối lên Vcc nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chân này được nối qua 1 cuộn cảm lên Vcc với mục đích ổn định điện áp cho bộ biến đổi.


3. Phần mềm lập trình codevision(Hitech):


Lựa chọn phần mềm : đây là phần mềm được sử dụng rất rộng dải bởi nó được xây dựng trên nền ngôn ngữ lập trình C, phần mềm được viết chuyên nghiệp

hướng tới người sử

dụng bởi sự

đơn giản, sự hổ

trợ

cao các thư

viện có sẳn.


3.1. Mô tả phần cứng trên KIT AVR 03


Các led đơn nối với các cổng vào ra của ATMEGA16L(PORTA-PORTB-


PORTC-PORTD). Để led sáng cần đưa mức logic của các chân IO của AVR lên mức


cao(5V), để led tắt đưa các chân IO của AVR xuống mức thấp.


2.5. Cảm biến đo nhiệt độ LM35, LM335, DS18b20.


2.5.1. Cảm biến LM35


LM35là một cảm biến nhiệt độ analog


Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngò ra của LM35. Sơ đồ chân


của LM35 như sau:



Chân 1: Chân nguồn Vcc Chân 2: Đầu ra Vout Chân 3: GND


Một số thông số chính của LM35:


Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu


ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng không yêu


cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh


Đặc điểm chính của cảm biến LM35:


+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V


+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC


+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C


+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải


Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra khác


nhau. Xét một số mức điện áp sau :


+ Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV


+ Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV


+ Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV


Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ


thống này thì đo từ

0 đến 150. Chi tiết các bạn có thể

xem trong datasheet của


LM35.


Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35.


Việc đo nhiệt độ sự

dụng LM35 thông thường chúng ta sử

dụng bằng


cách LM35 - > ADC - > Vi điều khiển


Như vậy ta có: U= t.k u là điện áp đầu ra

t là nhiệt độ môi trường đo k là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1 độ C


Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 là 5V ADC 10bit


Vậy bước thay đổi của LM35 sẽ là 5/(2^10) = 5/1024


Giá trị ADC đo được thì điện áp đầu vào của LM35 là:


(t*k)/(5/1024) = ((10^-2)*1024*t)/5 = 2.048*t


Vậy nhiệt độ ta đo được t = giá trị ADC/2048


Tương tự với ADC 11bit và Vcc khác ta cũng tính như trên để được công thức


lấy nhiệt độ


2.5.2 Cảm biến LM335


Hình dạng của LM335 ngoài thực tế :




Nó có 3 chân chính : 2 chân cấp nguồn và 1 chân out tín hiệu Analog


Khi ta cấp điện áp 5V cho LM335 thì nhiệt độ đo được từ cảm biến sẽ chuyển


thành điện áp tương ứng tại chân số 2 (Vout). Điện áp này được tỉ lệ với giải nhiệt


độ mà nó đo được. Với độ giải của nhiệt độ đầu ra là 10mV/K. Hoạt động trong


giải điện áp từ 0 cho đến 5V và giải nhiệt độ đo được từ 0 oC đến 100oC. Và cần


chú ý đến những thông số chính sau :


+ Hoạt động chính xác ở dòng điện đầu vào từ 0.4mA đến 5mA. Dòng điện đầu


vào ngoài khoảng này kết quả đo sẽ sai


+ Điện áp cấp vào ổn định là 5V


+ Trở kháng đầu ra thấp 1 ôm


+ Giải nhiệt độ môi trường là từ 0 đến 100 C


Như vậy LM335 nó cho chúng ta tín hiệu tương tự (Analog) và chúng phải xử lý tín


hiệu này thành nhiệt độ


+Tính toán các giá trị của mạch đo


Do tín hiệu trả về từ cảm biến LM335 là tín hiệu tương tự . Như vậy để xử lý tín


hiệu này và cho ra kết quả nhiệt độ tương ứng thì ta cần dùng bộ biến đổi tương


tự sang số gọi tắt là ADC. Đầu bài là đo nhiệt độ từ 0 đến 100 C


Như ta đã biết độ phân giải nhiệt độ của LM335 là 10mV/ K nên ta có


+ Tại 0 C thì điện áp đầu ra tại LM335 là 2.73V


+ Tại 100 C thì điện áp đầu ra LM335 là 3.73V


Như vậy giải điện áp mà ADC biến đổi là từ (2.73V đến 3.73V) tức là 1V


Gọi S là giải điện áp đo của tín hiệu : S = (2.73 – 3.73V) tức là 1V


A là giải điện áp của ADC : A = 5V


Ta có trong con Dspic đã tích hợp sẵn bộ khối ADC 10 bit tốc độ cao và trong con


Psoc nó cũng tích hợp sẵn bộ ADC 11 bit nên sử dụng bộ ADC này cho mục đích


biến đổi. Ta có bước thay đổi của ADC 10 bit :


n = 5 /1024 = 4.9mV (Dspic) n1 = 5/2047 = 2.44mV (Psoc)

Sai số tương đối của mạch đo


ς= 0.0049/1 = 0.49% (Dspic) ς1 = 0.00244/1 = 0.244% (Psoc)

+ Tính giá trị nhiệt độ đầu ra


LM335 là cảm biến nhiệt độ , với nhiệt độ đầu ra là 10mV/K


Sử dụng bộ biến đổi ADC_10bit :


+ có giá trị lớn nhất là 1024


+ với V = V = 5V


+ Bước thay đổi là :

(Của Dspic và Psoc)n

= 5/1024 = 4.9 (mV) (Dspic)


n1 = 5/2047 = 2.44(mV) (Psoc)


Nên tại ở 0 C hay 273K thì điện áp đầu ra LM335 có giá trị là 2.73V


Nên tại ở 100 C hay 373K thì điện áp đầu ra của LM335 có giá trị là :

Xem tất cả 65 trang.

Ngày đăng: 07/06/2022
Trang chủ Tài liệu miễn phí