xây dựng bộ thí nghiệm đo lường cảm biến giao tiếp với máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG
CẢM BIẾN GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH
S

K

C

0

0

3
2

9
5

5
1

9
2

MÃ SỐ: SV2009-05

S KC 0 0 2 5 1 5

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 2-2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN

XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG
CẢM BIẾN GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH
MÃ SỐ: SV2009-05

THUỘC NHÓM NGÀNH:
NGƯỜI CHỦ TRÌ:
NGƯỜI THAM GIA:
ĐƠN VỊ:

KHOA HỌC KỸ THUẬT
ĐỖ HỮU KIỆT
PHẠM NGỌC NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TP. HỒ CHÍ MINH 2 – 2010


MỤC LỤC
Trang

TÓM TẮT ĐỀ TÀI .............................................................................................. 1
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................... 1
I.

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 1

II.

CÔNG TRÌNH LIÊN HỆ ........................................................................ 1

III.

NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI ....................................................... 2

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ...................................................................... 3
I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI .................................................................................. 3
II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 3
III. NỘI DUNG ................................................................................................ 3
1. Cảm biến ........................................................................................... 3
1.1.

Khái niệm các loại cảm biến ...................................................... 3

1.1.1 Khái niệm ................................................................................ 3
1.1.2 Phân loại cảm biến .................................................................. 3
1.1.3 Các đặc trƣng cơ bản............................................................... 5
1.2.

Các loại cảm biến sử dụng trong đề tài ...................................... 6

1.2.1. Cảm biến nhiệt độ LM35 ........................................................ 6
1.2.2. Cảm biến nhiệt độ LM335 ...................................................... 7
1.2.3. Cảm biến nhiệt PT100 ............................................................ 7
1.2.4. Cảm biến lực Loadcell ............................................................ 8
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC ........................................................................... 19
1. TÍNH KHOA HỌC ............................................................................. 19
2. KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ ............. 19
3. HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI ......................................................... 19
PHẦN 3: KẾT LUẬN ........................................................................................ 20
I. KẾT LUẬN .............................................................................................. 20


II. ĐỀ NGHỊ .................................................................................................. 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 36


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

1

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Mục tiêu đề tài: Thiết kế, thi công mô hình thu thập dữ liệu và điều khiển có khả năng thu
thập, vẽ đồ thị và lưu trữ dữ liệu từ các cảm biến.

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc theo dõi, đo lường, thu thập dữ
liệu các đại lượng vật lý trong cuộc sống hằng ngày và đặc biệt là trong công nghiệp là rất
cần thiết.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, hầu hết các đại lượng vật lý đều có thể
đo lường được thông qua những thiết bị được gọi là cảm biến.

Cảm biến là một thiết bị đo lường một đại lượng vật lý, chuyển đổi thành tín hiệu và có
thể đọc được bởi một thiết bị khác. Ví dụ: một nhiệt kế thủy ngân chuyển đổi nhiệt độ cần
đo thành sự giãn nở của thủy ngân, sự giãn nở này có thể được đọc trên một ống thủy tinh
đã được cân chỉnh; một thermocouple (cặp nhiệt ngẫu) chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành
điện áp mà điện áp này có thể đọc được bằng một vôn kế.
Tín hiệu ra từ cảm biến có thể là: tín hiệu cơ, tín hiệu điện. Nhưng phổ biến vẫn là tín
hiệu điện vì tín hiệu điện có thể dễ dàng hiển thị và lưu trữ.
Với sự đa dạng của cảm biến như vậy, trong các phòng thực tập hiện nay vẫn thiếu một
thiết bị vừa có thể đọc được tín hiệu từ cảm biến truyền về, vừa có thể lưu trữ, xử lý dữ
liệu đọc được trên máy tính. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo ra một thiết bị có thể đọc tín
hiệu từ cảm biến, vừa có thể lưu trữ dữ liệu đọc được, vừa có kích thước nhỏ gọn và giá
cả hợp lý là cần thiết.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

2

I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
 Atmega 16.
 Cảm biến nhiệt độ LM35.
 Max232

II. CÔNG TRÌNH LIÊN HỆ
Có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến và việc đọc tín hiệu từ các cảm biến, tuy
không thể liệt kê được hết nhưng dưới đây là một số công trình, sản phẩm tiêu biểu:
Trên thế giới:
 EZ100 Sensor Display giá $387, sản phẩm của Global Water Instrumentation, Inc,
là thiết bị cầm tay có thể đọc được các cảm biến có ngõ ra dạng dòng điện trong
khoảng 4-20mA. Thông tin thêm: /> PSI-PHO2-U Series of Portable Sensor Interfaces giá £225.00, sản phẩm của

EAInstruments Ltd, là thiết bị rất gọn nhẹ dùng để kết nối các loại cảm biến điện
hóa với máy tính, sử dụng kèm với phần mềm chuyên dụng. Thông tin thêm:
/>Trong nước:
 “Hệ thống giám sát và điều hiển từ xa”, sản phẩm của công ty Elcom. Thông tin
thêm: /> “Thiết kế và phát triển thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và điểm sương”, Kỹ sư Phan
Minh

Tân,

Viện

Công

nghệ

Thông

/>
tin.

Thông

tin

thêm:


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

3

III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI
Việc thu thập và lưu trữ dữ liệu:
Dữ liệu thu thập được từ cảm biến chỉ được xử lý tức thời mà không lưu trữ thành file
hoặc lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ cho việc xử lý dữ liệu sau này.
Giá thành của một bộ thí nghiệm cao: Vì là thiết bị đo lường, thu thập và xử lý dữ liệu
nên đòi hỏi phải có phần mềm chuyên nghiệp để điều khiển và quản lý, vì vậy giá thành
thường rất cao. Mô hình này được chế tạo chủ yếu là để cung cấp những kiến thức cơ bản
về thu thập dữ liệu và điều khiển cho sinh viên trong quá trình học tập.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

4

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
 Tìm hiểu đặc tính, nguyên lý hoạt động của hệ thu thập dữ liệu và điều khiển, các
loại cảm biến thông dụng.
 Nghiên cứu sử dụng ATmega vào thu thập và xử lý dữ liệu.
 Chế tạo thiết bị thu thập dữ liệu và giao tiếp với máy tính.

II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thực nghiệm, chế tạo thiết bị mẫu.

III. NỘI DUNG
1. Tổng quan về hệ thu thập dữ liệu và điều khiển Data Acquisition and Control.
1.1 Giới thiệu về hệ DAQ
Thu thập dữ liệu (Data Acquisition) là quá trình mà tín hiệu vật lý từ thế giới thực được
chuyển thành tín hiệu điện để đo lường và chuyển sang tín hiệu số cho quá trình xử lý,

phân tích và lưu trữ bằng máy tính.
Trong hầu hết các ứng dụng, hệ thu thập dữ liệu (Data Acquisition System) được thiết kế
không những chỉ để thu thập dữ liệu mà còn có cả chức năng điều khiển. Vì vậy, khi nói
hệ DAQ thường hàm ý có cả chức năng điều khiển (Data Acquisition and Control).


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

5

Các thành phần cơ bản của hệ DAQ

Hình 1. Các thành phần cơ bản của hệ DAQ
 Khối chuyển đổi và cảm biến (Transdusers): gồm các thiết bị (cảm biến áp suất,
cảm biến nhiệt độ,…) dùng để chuyển đổi tín hiệu vật lý sang tín hiệu điện.
 Dây nối và cáp truyền thông (Field wiring): Dây nối liên kết ngõ ra của chuyển
đổi/cảm biến đến phần cứng khối xử lý tín hiệu hoặc từ khối xử lý tín hiệu đến PC
nếu khối xử lý tín hiệu ở xa PC. Nếu phần cứng khối xử lý tín hệu cách xa PC và
chuẩn truyền tín hiệu là RS-232 hoặc RS- 485 thì sử dụng cáp truyền thông. Đây là
thành phần dễ chịu ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài, vì vậy cần quan tâm đến vấn
đề chống nhiễu.
 Khối xử lý tín hiệu (Signal conditioning): Chuyển tín hiệu từ đầu ra của cảm biến
sang dạng thích hợp, được chấp nhận bởi phần cứng khối thu thập dữ liệu, đặc biệt


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

6

là bộ chuyển đổi A/D. Nhiệm vụ của khối này là: lọc, khuyếch đại, tuyến tính hoá,

cách ly, kích thích.
 Phần cứng thu thập dữ liệu (Data acquition hardware): Phần cứng thu thập dữ liệu
tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau từ nhiều nhà sản xuất, có thể là: card giao
tiếp mở rộng (plug-in expansion bus board), intelligent stand-alone loggers and
controllers có thể được định cấu hình, quan sát và điều khiển từ máy tíh qua RS232 hoặc có thể hoạt động độc lập, hoặc các thiết bị độc lập từ xa có thể điều khiển
và định cấu hình từ máy tính qua chuẩn IEEE-4888. Chức năng cơ bản của khối
này gồm:
-

Chuyển tín hiệu tương tự sang dạng số để hiển thị, lưu trữ và phân tích.

-

Đọc vào tín hiệu số chứa thông tin về quá trình của một hệ thống.

-

Chuyển tín hiệu số từ PC sang tín hiệu điều khiển để điều khiển một hệ thống
hay một quá trình.

-

Xuất ra tín hiệu điều khiển dạng số.

 Phần mềm thu thập dữ liệu (Data acquition software) thường có 3 lựa chọn:
-

Đọc và xuất dữ liệu trực tiếp dùng: assembly, hoặc các ngôn ngữ như: pascal,
C, visual basic,…

-

Dùng driver đi kèm với phần cứng cung cấp bởi nhà sản xuất.

-

Dùng gói phần mền ứng dụng cung cấp kèm với phần cứng thu thập dữ liệu để
thực hiện tất cả các nhiệm vụ yêu cầu cho một ứng dụng cụ thể.

 Host computer (PC): ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ thu thập và xử lý dữ liệu.
1.2 Cấu hình cơ bản của hệ DAQ
Các cấu hình thông dụng của hệ DAQ:


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

7

 Vào/ra tập trung với PC.
 Vào/ra phân tán.
 Các bộ thu thập dữ liệu và điều khiển độc lập hoặc phân tán.
 Các thiết bị theo chuẩn IEEE-488.
1.2.1 Vào/ra tập trung

Hình 2. Sơ đồ vào/ra tập trung
 Các mạch vào/ra tập trung được cắm trực tiếp vào máy tính qua các bus mở rộng.
 Đặc điểm: nhỏ, gọn, tốc độ thu thập dữ liệu và điều khiển nhanh nhất, chi phí thấp.
 Thường được sử dụng trong các ứng dụng mà PC ở gần cảm biến và cơ cấu chấp
hành.

Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

8

1.2.2 Vào/ra phân tán

Hình 3. Sơ đồ vào/ra phân tán
Vào/ra phân tán nghĩa là module xử lý tín hiệu được đặt gần mỗi sensor tương ứng. Mỗi
sensor cần có một module xử lý tín hiệu riêng. Dạng thường gặp của vào/ra phân tán là bộ
phát số. Bộ phát số này thực hiện tất cả các chức năng cần thiết, có vi xử lý và ADC để
chuyển tín hiệu cần đo sang dạng số. Tín hiệu số này được truyền về PC bằng chuẩn RS232 hoặc RS-485.
2. Các bộ thu thập dữ liệu và điều khiền độc lập hoặc phân tán (Intelligent standalone loggers and controllers)
Tương tự như vào/ra phân tán với các bộ xử lý tín hiệu thông minh, có thể điều khiển và
định cấu hình từ máy tính, đồng thời có thể hoạt động độc lập mà không cần PC. Điều này
rất có lợi khi phải đặt các bộ thu thập dữ liệu ở xa hoặc các ứng dụng không cho phép kết
nối liên tục với máy tinh.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

Hình 4. Sử dụng PCMCIA để nhập dữ liệu từ bộ thu thập dữ liệu độc lập

Hình 5. Sơ đồ bộ thu thập dữ liệu độc giao tiếp nối tiếp RS-232

9


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

10

Hình 6. Sơ đồ hệ thu thập dữ liệu phân tán
3. Các thiết bị theo chuẩn IEEE-488

Hình 7. Cấu trúc hệ GPIB thông dụng
GPIB (General Purpose Interface Bus): là chuẩn giao tiếp truyền thông song song tốc độ
cao, cho phép kết nối đồng thời 15 thiết bị trên bus truyền dữ liệu song song, được thành
lập năm 1965 bởi Hewlett-Packard để kết nối và điều khiển các thiết bị đo thử lập trình


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

11

được của hãng. Chuẩn này phù hợp cho các Lab nghiên cứu hoặc đo thử trong công
nghiệp.
4. Giao tiếp giữa hệ DAQ và máy tính
4.1 Cổng truyền thông máy tính (cổng COM)
Thông thường một máy tính có 4 cổng truyền thông:
 COM1 có địa chỉ 3F8H.
 COM2 có địa chỉ 2F8H.
 COM3 có địa chỉ 3E8H.
 COM4 có địa chỉ 2E8H.
Mỗi cổng COM có 11 thanh ghi phục vụ liên kết và điều khiển.
 TR: thanh ghi phát dữ liệu (ADDR COM).
 RR: thanh ghi thu dữ liệu (ADDR COM).
 IE: Interupt Enable cho phép ngắt (ADDR COM +1).
 IT: nhận dạng ngắt (ADDR COM + 2).
 LCR: điều khiển đường truyền (ADDR COM +3).

 MCR: điều khiển Modem (ADDR COM +4).
 LSR: thanh ghi trang thái đường truyền (ADDR COM +5).
 MSR: thanh ghi trang thái modem (ADDR COM + 6).
 DLSR: thanh ghi byte cao của giá trị chia xác định tốc độ truyền (ADDR COM
+1).


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

12

4.2 Chuẩn giao tiếp RS-232
Là chuẩn giao tiếp được sử dụng rộng rãi. Được sử dụng trong máy tính PC thông qua các
cổng COM1, COM2. Đặc điểm của chuẩn này là:
 Giao tiếp điểm - điểm (point to point). Điều này sẽ trở nên khó khăn khi giao tiếp
với nhiều thiết bị.
 Truyền dữ liệu bất đồng bộ.
 Truyền song công full – duplex.
 Tín hiệu truyền: logic 1 là từ -3V đến -15V, logic 0 là từ +3V đến +15V. Mức tín
hiệu này không tương thích trực tiếp với các nguồn cấp trong máy tính ( ± 5V và
± 12V).

 Đường truyền không cân bằng nên dễ bị ảnh hưởng của nhiễu.
 Khoảng cách truyền tối đa là 15m. Khoảng cách này trở nên quá nhỏ khi có nhiều
hệ thống điều khiển.
5. Cảm biến
5.1 Khái niệm cảm biến
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận và chuyển đổi các đại lượng vật lý, các đại lượng
không có tính chất điện có thể đo và xử lý được.
Các đại lượng cần đo thường không có tính chất điện: như nhiệt độ, áp suất … tác động

lên cảm biến cho ta một đặc trưng mang tính chất điện: như điện tích, điện áp, dòng điện
hoặc trở kháng … chứa đựng thông tin cho phép xác định vị trí của đại lượng đo.
5.2 Các thiết bị sử dụng trong đề tài
5.2.1 Vi điều khiển Atmega16


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

13

Vi điều khiển Atmega16 được chọn làm khối xử lý trung tâm. Với nhiều tính năng mới
hơn hẳn so với các vi điều khiển họ 8051:
 Vi điều khiển 8 bit, có tính năng sử dụng cao, công suất thấp.
 Có 131 tập lệnh theo kiến trúc RISC, chủ yếu thực hiện trong 1 chu kì máy.
 32x8 thanh ghi đa dụng.
 16KB bộ nhớ flash có khả năng lập trình được.
 512 Bytes EEPROM
 1K Byte Internal SRAM.
 Nhiều ngõ vào ra (I/O Port) 2 hướng (bi-directional).
 2 bộ Timer/Counters 8-bit với Separate Prescalers và Compare Modes.
 1 Timer/Counter 16-bit với Separate Prescaler, Compare Mode và Capture Mode.
 4 kênh PWM.
 8 kênh chuyển đổi ADC 10-bit
 8 kênh chuyển đổi đơn.
 7 kênh chuyển đổi vi sai chỉ được đóng gói trong TQFP .
 2 kênh chuyển đổi vi sai có khả năng lập trình, lựa chọn độ lợi 1x, 10x, hoặc 200x.
 Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232)
 Giao diện nối tiếp Two-wire Serial (tương thích chuẩn I2C)
 Giao diện nối tiếp SPI Master và Slave.
 Bộ Watchdog Timer có khả năng lập trình được với bộ dao động trên chip.

Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

14

 Bộ so sánh Analog trên chip.
Sơ đồ chân
Với kiến trúc RISC này cho phép CPU làm việc nhanh gấp 10 lần kiến trúc CISC. Lõi
AVR kết hợp những tập lệnh với 32 thanh ghi làm việc với mục đích chung. Cả 32 thanh
ghi đều được kết nối trực tiếp đến ALU. Cho phép truy xuất 2 thanh ghi làm việc độc lập
với 1 chu kì máy. VCC và GND là hai chân cấp nguồn cho vi điều khiển.

Hình 9: Sơ đồ chân ATmega 16


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

15

Hình 10: Cấu trúc sơ đồ chân ATmega 16
Port A (PA7..PA0): Được dành riêng cho ngõ vào analog của bộ chuyển đổi ADC. Ngoài
ra Port A còn được dùng như 1 Port vào ra 2 hướng nếu bộ chuyển đổi ADC không sử
dụng. Mỗi chân của Port A được cung cấp điện trở kéo lên bên trong. Bộ đệm ngõ ra của
Port A được điều khiển cho cả 2 khả năng: sink dòng và source dòng. Khi Port A sử dụng
như ngõ vào, chúng sẽ source dòng nếu điện trở kéo lên bên trong tích cực.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

16

Port B,C,D: Được dùng như 1 Port vào ra 2 hướng với điện trở kéo lên bên trong. Mỗi
chân của mõi Port được cung cấp điện trở kéo lên bên trong. Bộ đệm ngõ ra của mõi Port
được điều khiển cho cả 2 khả năng: sink dòng và source dòng. Khi Port sử dụng như ngõ
vào, chúng sẽ source dòng nếu điện trở kéo lên bên trong tích cưc. Ngoài ra, mõi Port còn
được sử dụng những chức năng khác:
Port B:

Port C:


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

17

Port D:

5.2.2 Cảm biến nhiệt độ LM35
Đặc tính:
 Được hiệu chỉnh trực tiếp thành oC.
 Hệ số chia tuyến tính + 10.0 mV/ oC.
 Sai số khoảng 0.5 oC tại 25 oC.
 Phạm vi giới hạn nhiệt độ từ −55 tới +150 oC.
 Phù hợp với các ứng dụng điều khiển từ xa.
 Giá thành thấp.
 Hoạt động từ 4V đến 30V.
 Dòng qua khoảng 60 µA.
 Khả năng tự tản nhiệt thấp, khoảng 0.08 oC trong điều kiện không khí là
tĩnh.

 Mức độ phi tuyến tiêu biểu là ±1⁄4 oC.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

18

 Trở kháng ngõ ra thấp, 0.1 Ω với tải 1 mA.
LM35 đo nhiệt độ ngõ vào và xuất tín hiệu điện áp ngõ ra tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ ngõ
vào là oC. Vì vậy nó có lợi thế hơn các cảm biến tuyến tính hiệu chỉnh theo độ Kelvin oK.
LM35 không cần thiết phải hiệu chỉnh hay tinh chỉnh bên ngoài vì nó được cung cấp
phạm vi chính xác tiêu biểu là ±1⁄4 oC tại nhiệt độ phòng và ±3⁄4 oC ở nhiệt độ từ −55 tới
+150 oC. Trở kháng ngõ ra thấp, tuyến tính và hiệu chỉnh chính xác làm cho việc đọc ngõ
ra và kiểm soát mạch điện trở nên dễ dàng. LM35 có thể sử dụng nguồn đơn hoặc nguồn
đôi và rút dòng khoảng 60 µA.
Sơ đồ đo:

Hình 11: Cảm biến nhiệt độ LM35
Công thức chuyển đổi:
Vout = 0.01  t 0C (V)
6. Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển
6.1. Phần cứng
Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển gồm các phần chính sau:
 Mạch nguồn.
 Mạch nạp cho Atmega.


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

19

 Phần xử lý và chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số: Do vi điều khiển Atmega16 có
bộ xử lý tín hiệu ADC nên chỉ cần thiết kế các loại cảm biến cho tương thích với
bộ điều khiển Atmega.
 Phần giao tiếp và điều khiển với máy tính.
6.1.1. Mạch nguồn
Thiết bị có thể sử dụng nguồn từ mạch ổn áp dùng IC
Atmega 16 hoạt động với điện áp nguồn là 5V nên cần phải có một mạch ổn áp 5V. Mạch
ổn áp được sử dụng trong đề tài này là mạch ổn áp dùng IC LM7805, với điện áp ngõ ra
5V, dòng ra tối đa là 1A.
Để chống nhiễu ta gắn thêm tụ bypass 0.1μF.
Sơ đồ khối:

Nguồn
220VAC

Biến áp

Mạch ổn áp

Cung cấp điện
cho thiết bị

Hình 11. Sơ đồ khối của mạch nguồn


Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

20

Sơ đồ nguyên lý:
J1
3
2
1

VCC

JACK ADAPTOR

1

J2

SW PWR
2
1

2

1

C1
1000u

C3
100u

VIN

GND

U1
VOUT

3

LM7805

2

SW1

D1
C2
10u

JACK PIN

LED

R1
1k

Hình 12. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

6.1.2 Mạch nạp

Hình 13. Sơ đồ nguyên lý mạch nạp cho Atmega
6.1.3 Mạch giao tiếp và điều khiển

Xây dựng bộ TNĐLCB giao tiếp với PC

21

Tín hiệu từ cảm biến sau khi được sử lý cho tương thích và đưa về vi điều khiển (như tín
hiệu từ cảm biến từ LM35), vi điều khiển Atmega16 sẽ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự
sang tín hiệu số. Tín hiệu này được thu thập và truyền về máy tính bằng đường truyền
RS232. Trên máy tính tín hiệu được sử lý và thu thập dữ liệu lại bằng phần mềm Visual
Basic. Sơ đồ nguyên lý được trình bày chi tiết như hình 14 và 15.

Cảm biến 1


Thu thập
dữ liệu

RS232

Vi xử lý
Atmega16
Chuyển đổi

Cảm biến 2

ADC

Truyền
dữ liệu

Cảm biến…
Khối xử
lý

Khối cảm
biến

Hình 14. Sơ đồ khối thu thập dữ liệu và điều khiển

Hình 15. Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp và điều khiển với Atmega