Đồ án thiết hệ thống điều khiển và tự động hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
====o0o====

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

GVHD:
Nhóm số:

STT Họ và Tên MSV

1

2

3

4

5

Hà Nội, 2023

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI MÔN HỌC

Bộ Công Thương Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA (NHĨM 8)

I. Thơng tin chung về nhóm SV

II. Nội dung đề tài
Cho hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước
trong bể chứa:

Trong đó:
 Q: Điểm đo lưu lượng(Có điều khiển và cảnh báo) có dải đo [0-1200] lit/h, Điểm
làm việc là 600 lit/h
 L: Điểm đo mức(Cảnh báo): có dải đo [0 - 4] m
 RUN: Đèn báo hệ thống đang làm việc
 HAP: Đèn cảnh báo lưu lượng cao (lớn hơn 1000 lit/h)

 LAL: Đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 0.5 m)
 HAL: Đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 3.5 m)
 START, STOP: Hai nút ấn khởi động và dừng hệ thống
 Trạm điều khiển cục bộ sử dụng vi điều khiển (vi xử lý)

II. Yêu cầu
1. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống

2. Phân tích thiết kế hệ thống
a. Đề xuất cấu trúc hệ thu thập dữ liệu và điều khiển
b. Lựa chọn thiết bị đo, chấp hành, điều khiển và giám sát phù hợp
c. Đề xuất giải pháp truyền thông cho hệ thống
d. Xây dựng thuật toán đo và điều khiển giám sát
II. Yêu cầu

1. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống
2. Phân tích thiết kế hệ thống
a. Đề xuất cấu trúc hệ thống
b. Lựa chọn thiết bị đo, chấp hành, điều khiển và giám sát phù hợp
c. Đề xuất giải pháp truyền thơng cho hệ thống
d. Xây dựng thuật tốn đo và điều khiển giám sát và viết chương trình
e. Mô phỏng hệ thống trên phần mềm sử dụng
f. Phân tích ưu điểm và hạn chế của hệ thống, phương hướng khắc phục
III. Lưu ý sinh viên
1. Hoạt động nhóm và thời gian nộp báo cáo
- Lập kế hoạch thực hiện nhóm sơ bộ và nộp sau 5-7 ngày kể từ ngày nhận đề tài và kế
hoạch nhóm hồn thiện vào tuần 4 của học kỳ.
- Trong quá trình thực hiện hoạt động nhóm: các thành viên trong nhóm luân phiên chủ
trì tổ chức các buổi họp làm việc nhóm
- Nộp các tài liệu liên quan đến hoạt động nhóm (báo cáo, biên bản họp làm việc nhóm,
kết quả phản hồi nhóm PI5.3b) đầu kỳ vào tuần 4 và bản hoàn thiện vào tuần 10 của học
kỳ.
2. Báo cáo kết quả làm việc nhóm báo cáo mơn học bao gồm:

o Báo cáo các nội dung chuyên môn
o Báo cáo làm việc nhóm với các phần liên quan đến quá trình tổ chức làm việc

của nhóm như sau:
- Đề tài/mục tiêu của nhóm (tham khảo Phụ lục 3),
- Phân chia vai trò các thành viên,
- Cách thức giao tiếp nhóm, các quy tắc chung làm việc nhóm (tham khảo
Phụ lục 3),
- Kế hoạch làm việc nhóm chi tiết (tham khảo Phụ lục 2)
- Biên bản họp làm việc nhóm (tham khảo Phụ lục 2)

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN

I. Thông tin chung

1. Tên lớp: EE6113.6 Khóa:15

2. Tên nhóm (nếu giao phiếu học tập nhóm): Nhóm 8.

3. Họ và tên thành viên trong nhóm:

Nguyễn Quang Thọ – 2020601298 – K15
Hà Văn Tiến – 2021608873 – K16 LT
Nguyễn Thế Toàn – 2020606973 – K15
Nguyễn Ngọc Trúc – 2020605417 – K15
Từ Văn Tự – 2020603862 – K15
II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong
đường ống và mức nước trong bể chứa
2. Hoạt động của sinh viên
- Ứng dụng của đề tài trong thực tiễn và quy trình cơng nghệ
- Tìm hiểu các thiết bị trên mơ hình
- Tìm hiểu về thiết bị điều khiển
- Xây dựng thuật tốn, lập trình và kết nối cho hệ thống điều khiển và giám
sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa
3. Sản phẩm nghiên cứu: Bài báo cáo.
III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành Đồ án theo đúng thời gian quy định (từ ngày 23/10/2023 đến
ngày 15/12/2023) .
2. Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước giảng viên và
những sinh viên khác.

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN TIỂU LUẬN, BÀI TẬP LỚN, ĐỒ ÁN/DỰ ÁN

Tên lớp : EE6113.6 Khóa : 15

Tên nhóm: Nhóm 8.

Họ và tên thành viên trong nhóm:

Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa

Tuần Người thực hiện Nội dung công việc Phương pháp thực hiện

1-3 Tổng quan về đề tài trong thực tiễn và quy trình cơng Trao đổi, thảo luận, tìm

nghệ hiểu thơng qua giáo trình

4-5 Tìm hiểu về thiết bị điều khiển và thiết kế hệ thống Trao đổi, thảo luận, tìm

hiểu thông qua giáo trình,

chọn thiết bị

5-9 Xây dựng phương thức truyền thống Trao đổi, thảo luận, tìm

hiểu thơng qua giáo trình và

internet, chọn thiết bị

9-13 Xây dựng thuật toán Trao đổi, thảo luận, tìm

13-15 Lập trình hiểu qua giáo trình và

Mô phỏng kiểm nghiệm hệ thống internet

Ngày 15 tháng 12 năm 2023.
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

(Ký, ghi rõ họ tên)

BÁO CÁO HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

Tên lớp: EE6113.6 Khóa: 15

Tên nhóm : Nhóm 8

Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa

Tuần Người thực hiện Nội dung công việc Kết quả đạt được Kiến nghị với giảng
viên hướng dẫn
(Nêu những khó

khăn, hỗ trợ từ phía
giảng viên,… nếu

cần)

3 Tổng quan về đề tài trong thực tiễn và quy trình Hiểu được quy trình của hệ

công nghệ thống và ứng dụng của nó

5 Tìm hiểu về thiết bị điều khiển và thiết kế hệ Xác định rõ các thiết bị để

thống hoàn thành hệ thống

9 Xây dựng phương thức truyền thống Tìm hiểu được cách thức

hoạt động , điều khiển của

các thiết bị

13 Xây dựng thuật toán Biết rõ được nguyến lý hoạt

Lập trình động, cách thức lập trình
theo quy trình

15 Mơ phỏng kiểm nghiệm hệ thống Hoàn thành báo cáo

Ngày 15 tháng 12 năm 2023.
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

(Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghệ phát triển như vũ bão, ngày càng có nhiều sản
phẩm ra đời với những tính năng đa dạng, phong phú, và đặc biệt là rất thông minh.
Khoa học phát triển làm cho những ngành khác cũng phát triển theo, điển hình đó là
ngành điện điện tử, điều khiển tự động, công nghệ thông tin, điện tử viễn thông…
Các ngành này kết hợp lại với nhau là tiền đề của sự phát triển các loại máy móc
thơng minh. Một hệ thống máy móc thơng minh được cấu thành từ rất nhiều bộ

phận, các bộ vi xử lý được lập trình phức tạp, các cơ cấu chấp hành, các cơ cấu xử
lý cũng rất phức tạp,… Có một bộ phận vơ cùng quan trọng để tạo lên sự thơng
minh đó khơng thể khơng kể đến đó là các loại cảm biến, vi điều khiển, các bộ phận
hiển thị và điều khiển. Nhờ có các bộ phận như vậy mà có rất nhiều các bộ điều
kiển, các mạch điện ra đời giúp ích rất nhiều cho sự phát triển kinh tế cũng như
quốc phòng hiện nay.

Nhằm khám phá và nắm bắt sự điều khiển và giám sát trong các hệ thống,
cũng như ứng dụng những kiến thức đã học về vi điều khiển, vi xử lý và các môn
học liên quan, Nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài: "Thiết kế hệ
thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước
trong bể
chứa " . Đề tài này không chỉ giúp chúng em áp dụng kiến thức đã học vào hệ
thống tự động hóa một cách sáng tạo, mà cịn có tiềm năng đóng góp vào việc quản
lý tài nguyên nước hiệu quả hơn.

Trong quá trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong
sự đóng góp ý kiến, phê bình và sửa chữa từ quý thầy cô và các bạn sinh viên để đồ
án này hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

2

MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU..........................................................................................................1
MỤC LỤC................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................4
CHƯƠNG 1. Tổng quan về hệ thống...................................................................6

1.1. Mục đích của đề tài....................................................................................6
1.2. Các thiết bị có trong hệ thống.....................................................................6

1.2.1. Trạm điều khiển cục bộ........................................................................6
1.2.2. Màn hình máy tính giám sát.................................................................7
1.2.3. Các thiết bị đo.....................................................................................8
1.2.4. Động cơ bơm nước..............................................................................8
1.2.5. Bảng điều khiển..................................................................................9
CHƯƠNG 2. Thiết kế hệ thống.........................................................................10
2.1. Đề xuất cấu trúc hệ thu thập dữ liệu và điều khiển...................................10
2.2. Phân tích và lựa chọn thiết bị...................................................................10
2.2.1. Cảm biến đo mức..............................................................................10
2.2.2. Cảm biến đo lưu lượng......................................................................11
2.2.3. Thiết bị điều khiển............................................................................12
2.2.4. Bộ chuyển tín hiệu dịng điện- điện áp...............................................15
2.2.5. Động cơ bơm nước...........................................................................16
2.2.6. Relay đóng cắt mạch điện..................................................................17
CHƯƠNG 3. Xây dựng phương pháp truyền thông.........................................19
3.1. Các phương pháp truyền thông giữa vi điều khiển và máy tính.................19
3.1.1. Truyền song song..............................................................................19
3.1.2. Truyền thông nối tiếp........................................................................19
3.1.3. Truyền thông đồng bộ và không đồng bộ...........................................19
3.2. Tổng quan chuẩn giao tiếp UART trên 8051............................................20
3.2.1. Các thông số cơ bản trong truyền nhận UART..................................20
3.2.2. Tốc độ Baurate.................................................................................21
3.2.3. Khung truyền(frame)........................................................................21
3.2.4. Start bit.............................................................................................22
3.2.5. Dữ liệu (data)....................................................................................22
3.2.6. Stop bits............................................................................................22

3.3. Các thanh ghi phục vụ UART trên 8051..................................................22
3.3.1. Thanh ghi đệm port nối tiếp SBUF....................................................23
3.3.2. Thanh ghi cấu hình cổng nối tiếp SCON...........................................23

3

3.3.3. Các chế độ hoạt động của Port nối tiếp..............................................24
3.3.4. Các bước thiết lập truyền / nhận thông qua UART............................24
3.4. Kết nối truyền thông và thiết kế giao điện với C#......................................25
3.4.1. Giới thiệu về C#................................................................................25
3.4.2. Kết nối C# với arduino mô phỏng trên protes....................................26
3.4.3. Tạo một project.................................................................................26
3.4.4. Thiết kế hiển thị chữ..........................................................................28
3.4.5. Thiết kế nút nhấn..............................................................................29
3.4.6. Thiết kế hộp hiển thị giá trị...............................................................30
3.4.7. Thư viện symboi Factory dotnet........................................................31
3.4.8. Kết quả thiết kế giao điện..................................................................32
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH.................................................33
4.1. Mạch điện điều khiển...............................................................................33
4.1.1. Ghép nối nút nhấn.............................................................................33
4.1.2. Cấp nguồn cho mạch điều khiển........................................................34
4.1.3. Khối tạo giao động............................................................................35
4.2. Xây dựng mạch trong proteus..................................................................36
4.3. Sơ đồ thuật tốn.......................................................................................37
CHƯƠNG 5. KẾT MƠ PHỎNG HỆ THỐNG.................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................45
PHỤ LỤC...............................................................................................................46

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Màn hình giám sát sử dụng C# winform......................................................8

Hình 2. 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống...........................................................................10
Hình 2. 2: Thơng số cảm biến ULM-70N-06............................................................11
Hình 2. 3: Cảm biến đo lưu lượng nước YF-S201 DN15..........................................11
Hình 2. 4: Sơ đồ khối của chip 8051.........................................................................13
Hình 2. 5: Sơ đồ chân của 8051................................................................................14
Hình 2. 6: Mạch chuyển đổi tín hiệu.........................................................................15
Hình 2. 7: Động cơ bơm DP-220..............................................................................17
Hình 2. 8: Relay KY-019 5VDC...............................................................................17

Hình 3. 1: Cấu trúc tổ chức truyền bit UART............................................................20
Hình 3. 2: Ví dụ về một khung truyền......................................................................21
Hình 3. 3: Cấu trúc thanh ghi SBUF.........................................................................23
Hình 3. 4: thanh ghi SCON.......................................................................................23
Hình 3. 5: các chế độ của port nối tiếp......................................................................24
Hình 3. 6: Giao điện cơ bản của phần mềm..............................................................25
Hình 3. 7: Giao điện khởi động Vitual Serial Port.....................................................26
Hình 3. 8: Tạo mới project C# Windown Form.........................................................27
Hình 3. 9: Thiết kế hiển thị chữ label........................................................................29
Hình 3. 10: Thiết kế nút nhấn...................................................................................30
Hình 3. 11: Thuộc tính và sự kiện của textbox..........................................................31
Hình 3. 12: Thư viện symboy factory dotnet.............................................................32
Hình 3. 13: Kết quả thiết kế giao điện.......................................................................32
Hình 3. 14: Adapter nguồn 12V................................................................................34

Hình 4. 1: Sơ đồ thu thập dữ liệu và điều khiển động cơ...........................................33

Hình 4. 2: Sơ đồ ghép nối nút nhấn vào vi điều khiển...............................................33
Hình 4. 3 Khối ổn áp nguồn.....................................................................................35
Hình 4. 4: Khối tạo mạch giao động.........................................................................35

Hình 4. 5: Sơ đồ kết nối hệ thống trên Proteus..........................................................36
Hình 4. 6: Thuật tốn hàm main...............................................................................37
Hình 4. 7: Thuật tốn tính lưu lượng.........................................................................38
Hình 4. 8: Thuật tốn tính mức nước........................................................................38
Hình 4. 9: Thuật tốn truyền thơng UART................................................................39
Hình 4. 10: Thuật tốn trên C# Windown form.........................................................40

Hình 5. 1: Trạng thái ban đầu...................................................................................41
Hình 5. 2: Hệ thống cảnh báo mức nước thấp...........................................................41
Hình 5. 3: Lưu lượng nước trong đường ống tăng.....................................................42
Hình 5. 4: Mức nước vượt qua giá trị mức thấp.........................................................42
Hình 5. 5: Cảnh báo mức nước cao...........................................................................43
Hình 5. 6: Cảnh báo mức lưu lượng cao và mức nước cao........................................44

CHƯƠNG 1. Tổng quan về hệ thống

1.1. Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng

nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa " là tìm hiểu và áp dụng kiến
thức về vi điều khiển, vi xử lý và các môn học liên quan đến điều khiển và giám sát
không dây trong việc xây dựng một hệ thống thông minh để điều khiển và giám sát
lưu lượng nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa.

Cụ thể mục tiêu của đề tài là
- Nghiên cứu và hiểu rõ về các nguyên lý và công nghệ liên quan đến vi điều

khiển, vi xử lý và điều khiển và giám sát trong lĩnh vực thủy lực và quản lý
tài nguyên nước.
- Thiết kế một hệ thống tự động hóa thơng minh có khả năng đo lường, điều

khiển và giám sát lưu lượng nước trong các đường ống và mức nước trong
bể chứa.
- Phát triển các thuật toán và giao thức phần mềm để xử lý dữ liệu từ các cảm
biến lưu lượng và cảm biến mức nước, và từ đó điều khiển hệ thống theo
các yêu cầu và thông số đã được đặt trước.
- Đánh giá hiệu suất của hệ thống được thiết kế thông qua các thử nghiệm và
so sánh kết quả với các phương pháp điều khiển và giám sát truyền thống.
- Tạo ra một hệ thống hiệu quả, tiết kiệm và tự động hóa q trình quản lý
nước, đồng thời đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy của hệ thống

1.2. Các thiết bị có trong hệ thống
Hệ thống điều khiển và giám sát tự động hóa là một tập hợp các khối chức

năng quan trọng, mỗi khối đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và
an tồn tối đa của quy trình sản xuất. Dưới đây là phân tích chi tiết về mỗi khối
trong đề tài này, mang lại sự hoàn thiện và hiệu quả cao hơn:

1.2.1. Trạm điều khiển cục bộ
Thiết bị điều khiển có thể là bộ điều khiển PLC, DCS hoặc các máy tính PC

cơng nghiệp hoặc cũng có thể là một bộ vi điều khiển, vi xử lý. Nhiệm vụ chính của

cấp điều khiển là nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý các thơng tin đó theo một
thuật tốn nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các cơ cấu chấp hành.

Bộ điều khiển là PLC
Là một thiết bị điều khiển đặc biệt hoạt động dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng
bộ nhớ lập trình để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng điều khiển như: thực
hiện các phép tốn lơ gíc, định giờ, đếm, thực hiện các thuậttốn điều khiển và quy
trình cơng nghệ

Ưu điểm là dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, thực hiện được các
thuật tốn phức tạp và độ chính xác cao, mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo
quản và sửa chữa, mở rộng đầu vào ra, giảm thiểu số lượng rơ le và timer so với hệ
điều khiển cổ điển, không hạn chế số lượng tiếp điểm và sử dụng trong chương
trình. Khả năng chống nhiễu tốt và hồn tồn tin cậy trong môi trường công nghiệp

Nhược điểm: giá thành PLC còn rất cao, và phải trả phí để mua phần mềm
bản quyền để sử dụng.ngồi ra để lập trình cịn đỏi hỏi người đó có kiến thức
chun mơn

Bộ điều khiển là vi xử lý
Là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được sử dụng để
điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm
một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa
năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module
vào/ra, các module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số
Ưu điểm : bộ vi điều khiển là chi phí mua một bộ chip là rẻ ,kích thước nhẹ,
gọn và dễ lập trình.
Nhược điểm :thường khơng được tối ưu hóa cho độ tin cậy và ổn định cao
trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, nơi có thể xảy ra nhiễu điện từ và điều
kiện làm việc khắc nghiệt.Có thời gian xử lý nhanh nhưng khơng đảm báo chính
xác và tin cậy so với bộ điều khiển PLC

1.2.2. Màn hình máy tính giám sát

Máy tính diều khiển giám sát thuộc cấp điều khiển giám sát, nơi mà có chức
năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ thuật. Nhiệm vụ của cấp điều khiển
giám sát là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi,

giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. Người vận hành, người

dùng có thể điều khiển hệ thống chỉ bằng màn hình máy tính mà khơng cần phải
xuống tận hiện trường

Hình 1. 1: Màn hình giám sát sử dụng C# winform
1.2.3. Các thiết bị đo

Các thiết bị đo thường là các cảm biến. Cảm biến (tên tiếng Anh: Sensor) là
một thiết bị có khả năng phát hiện và phản hồi một số loại đầu vào (ánh sáng, nhiệt
độ, âm thanh, độ ẩm,…) từ môi trường. Đầu ra sẽ là tín hiệu đã được chuyển đổi và
hiển thị trên màn hình điều khiển. Cảm biến đóng vai trị quan trọng trong Internet
vạn vật (IoT), giúp tạo ra một hệ sinh thái để thu thập và xử lý các tín hiệu khác
nhau từ mơi trường. Từ đó, các tính hiệu này được theo dõi, quản lý và kiểm soát
một cách dễ dàng và hiệu quả hơn. Trong đồ án này sửa dụng 2 cảm biến là cảm
biến đo lưu lượng để đo lưu lượng trong đường ống và cảm biến đo mực nước để
đo mực nước trong bồn chưa
1.2.4. Động cơ bơm nước

Chức năng cơ bản nhất của động cơ bơm là tạo ra chuyển động cơ học để
đẩy nước từ một vị trí đến vị trí khác. Điều này thường xuyên được áp dụng trong
các hệ thống cung cấp nước, hệ thống làm mát, và các quy trình sản xuất yêu cầu
dòng chảy nước

Động cơ bơm nước được sử dụng để kiểm soát lưu lượng, áp xuất nước
thông qua hệ thống. Bằng cách thay đổi tốc độ hoạt động của động cơ, hệ thống có
thể điều chỉnh lượng nước chảy để đáp ứng các yêu cầu cụ thể

1.2.5. Bảng điều khiển

Cung cấp các thành phần cho việc điều khiển và giám sát hệ thống điện. Nó
có thể bao gồm các công tắc, nút nhấn, đèn báo, và các thiết bị điều khiển khác để

quản lý và kiểm soát hoạt động của các thiết bị điện.

Bảng điều khiển có vai trị quan trọng trong việc vận hành của nhân viên.
Người vận hành chỉ cần theo tác trên bảng điều khiển mà không cần trực tiếp thao
tác trên các khí cụ điện, giúp đảm bảo an tồn. Ngồi ra bảng điều khiển cịn có các
đèn báo giúp quan sát vận hành hệ thống một cách tốt hơn

CHƯƠNG 2. Thiết kế hệ thống

2.1. Đề xuất cấu trúc hệ thu thập dữ liệu và điều khiển

Hình 2. 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống
2.2. Phân tích và lựa chọn thiết bị
2.2.1. Cảm biến đo mức

Cảm biến Dinel ULM-70 là một cảm biến siêu âm được sử dụng trong các
ứng dụng đo mức và đo khoảng cách. Nó được sản xuất bởi công ty Dinel, một nhà
sản xuất hàng đầu về thiết bị đo lường và kiểm soát.

Dinel ULM-70 sử dụng nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm để đo khoảng
cách từ cảm biến đến mục tiêu. Nó phát ra một tín hiệu sóng siêu âm và sau đó đo
thời gian mà sóng này cần để phản xạ lại từ mục tiêu và trở về cảm biến. Dựa trên
thời gian trôi qua, cảm biến tính tốn khoảng cách từ cảm biến đến mục tiêu.

Hình 2. 2: Thơng số cảm biến ULM-70N-06

Bảng 2. 1: Thông số của cảm biến ULM-70N-6 ULM-70N-6
Type 18-36 V
4-20mA
Nguồn cung cấp <2mm

Tín hiệu output
IP67
Độ phân giải
0.4kg
Cấp bảo vệ

Khối lượng

2.2.2. Cảm biến đo lưu lượng

Cảm biến lưu lượng là một thiết bị được sử dụng để đo và giám sát lưu
lượng chất lỏng, khí hoặc chất rắn trong các quy trình cơng nghiệp và ứng dụng
khác nhau. Cảm biến này giúp đo lường chính xác lưu lượng của chất lưu qua một
đường ống, một kênh hoặc một hệ thống.

Với dải đo trong đề tài là [0-1200 lit/h] ta có thể quy đổi ra là [0-20 lit/min],
Lựa chọn cảm biến đo lưu lượng sau đây

Hình 2. 3: Cảm biến đo lưu lượng nước YF-S201 DN15

 Chức năng 3 dây ngõ
ra: Màu đỏ : nguồn : 5 –
24V Dây đen : GND
(mass). Dây vàng : tín
hiệu.

 Cơng thức tính lưu lượng
Q = F / 7.5
F : tần số ( Hz)
Q: lưu lượng : (L/min)

7.5 : hằng số

 Thông số kĩ thuật
Nguồn: 5 – 24V
Dòng tiêu thụ : < 10mA.
Chịu áp lực đến: 1.75Mpa
Lưu lượng đo: 1 – 30
(L/min)
Nhiệt độ hoạt động: < 120 độ C
Độ ẩm: 35% – 90% RH
Kích thước: 61 x 36 x 34mm

2.2.3. Thiết bị điều khiển
Từ yêu cầu công nghệ đã được đặt ra và các thiết bị điều khiển hiện có,

chúng em lựa chọn bộ điều khiển là một bộ vi điều khiển. lựa chọn dòng vi điều
khiển 8051 của Atmel vì những ưu điểm là : họ vi điều khiển 8051 là một trong
những họ vi điều khiển phổ biến và dễ kiếm trên thị trường. Điều này giúp dễ dàng
tìm kiếm và mua được linh kiện cho dự án .Ngồi ra như nó được lập trình dễ dàng
bằng các ngôn ngữ như Assembly và C. 8051 thường có giá thành thấp so với một
số vi điều khiển khác.