Gồm có 7 phương pháp xác định phụ tải tính toán: - Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu.. Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nh
TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN
Tổng quan về bài toán
Cuộc cách mạng khoa học công nghệ 4.0 đã thúc đẩy sự phát triển của nhiều máy móc và thiết bị phục vụ con người, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng và phong phú Trong ngành công nghiệp tự động hóa, việc sử dụng thiết bị lập trình sẵn và điều khiển theo yêu cầu đã trở nên phổ biến, giúp giảm bớt sức lao động, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời bảo vệ sức khỏe cho người lao động.
Chúng ta cần nắm bắt và áp dụng hiệu quả công nghệ để góp phần vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật toàn cầu, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử Điều này không chỉ thúc đẩy sự tiến bộ công nghệ mà còn góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước.
Trong cuộc sống hiện đại, hầu hết các thiết bị hoạt động độc lập với quy trình sử dụng khác nhau và chưa có sự liên kết về dữ liệu Tuy nhiên, hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện lại cho phép các thiết bị tự động kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh thông qua một thiết bị trung tâm, cho phép giao tiếp dữ liệu Ví dụ, hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện sử dụng Arduino và phần mềm LabVIEW có khả năng điều khiển từ các thiết bị đơn giản đến phức tạp Tất cả các thiết bị này có thể trao đổi thông tin thông qua một đầu não trung tâm, có thể là máy vi tính hoặc bộ xử lý đã được lập trình sẵn Điều này cho phép giám sát hoạt động trong phòng làm việc và tự động bật tắt thiết bị theo lịch trình.
Giới thiệu về Arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý mở, được thiết kế để xây dựng các ứng dụng tương tác với môi trường Phần cứng bao gồm vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM Atmel 32-bit, với 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số Ra mắt năm 2005, Arduino nhằm cung cấp một phương thức dễ dàng và tiết kiệm cho những người yêu thích, sinh viên và chuyên gia trong việc tạo ra thiết bị tương tác thông qua cảm biến và cơ cấu chấp hành Các dự án phổ biến cho người mới bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Arduino đi kèm với một môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho phép viết chương trình bằng ngôn ngữ C hoặc C++.
Arduino được khởi động vào năm 2005 như một dự án dành cho sinh viên tại Viện thiết kế tương tác Ivrea, Italy Vào thời điểm đó, sinh viên sử dụng "BASIC Stamp" với giá khoảng $100 Massimo Banzi, một trong những người sáng lập, đã giảng dạy tại Ivrea Tên "Arduino" được đặt theo tên một quán bar tại Ivrea, nơi các nhà sáng lập thường xuyên gặp gỡ, và quán bar này được đặt theo tên của Bá tước Arduino, vua của Italy từ năm 1002 đến 1014.
Lý thuyết phần cứng được phát triển bởi sinh viên Colombia Hernando Barragan, người đã hoàn thành nền tảng Wiring Sau đó, các nhà nghiên cứu đã hợp tác để tối ưu hóa nền tảng này, làm cho nó nhẹ hơn, rẻ hơn và dễ tiếp cận cho cộng đồng mã nguồn mở Mặc dù trường học đã đóng cửa, nhưng các nhà nghiên cứu, trong đó có David Cuarlielles, vẫn tiếp tục phổ biến ý tưởng này.
Giá hiện tại của board mạch này khoảng $30, nhưng đã có những sản phẩm giả mạo chỉ còn $9 Một phiên bản bắt chước đơn giản của Arduino Mini Pro, có khả năng xuất xứ từ Trung Quốc, có giá thấp hơn $4.
1.2.2 Tính năng ứng dụng của Arduino
Arduino là một nền tảng mạnh mẽ có khả năng đọc dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và điều khiển động cơ, vì vậy nó thường được sử dụng làm bộ xử lý trung tâm cho nhiều loại robot.
Game tương tác: Arduino có thể được sử dụng để tương tác với Joystick, màn hình,… khi chơi các game nhƣ Tetrix, phá gach, Mario…
Máy bay không người lái
Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, làm hiệu ứng đèn Led nhấp nháy trên các biển quảng cáo…
Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh
Làm đàn bằng ánh sáng
Làm lò nướng bánh biết tweet để báo cho bạn khi bánh chín
Arduino còn rất nhiều ứng dụng hữu ích khác tùy vào sự sáng tạo của người dùng
1.2.3 Các loại bo mạch Arduino
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại mạch Arduino khác nhau, tùy thuộc vào các loại vi điều khiển mà chúng sử dụng Tuy nhiên, tất cả các bo mạch Arduino đều có điểm chung là có thể lập trình thông qua Arduino IDE.
Sự khác biệt giữa các mạch điện nằm ở số lượng đầu vào và đầu ra, bao gồm cảm biến, đèn LED và nút bấm có thể sử dụng Thêm vào đó, tốc độ và dòng điện vận hành cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của mạch.
Một số bo mạch được thiết kế để nhúng mà không có giao diện lập trình phần cứng, yêu cầu bạn phải mua riêng Một số bo mạch có thể hoạt động trực tiếp từ nguồn pin 3.7 V, trong khi những bo mạch khác cần nguồn điện tối thiểu là 5V.
Dưới đây là danh sách các mạch Arduino khác nhau hiện có trên thị trường:
Tên mạch Nguồn hoạt động
Arduino Uno R3 5 V 16 MHz 14 6 USB qua
Arduino Uno R3 SMD 5 V 16 MHz 14 16 USB qua
Arduino Pro 5v/16 MHz 5 V 16 MHz 14 6 FTDI
LilyPad Arduino 328 bo mạch chính
LilyPad Arduino 328 mạch đơn giản
Pro micro 5V/16MHz 5 V 16 MHz 14 6 USB
LilyPad Arduino USB 3.3 V 8 MHz 14 6 USB
Arduino Mega 2560 R3 5 V 16 MHz 54 16 USB qua
Giới thiệu về Labview
LabVIEW (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench) là một phần mềm máy tính đƣợc phát triển bởi công ty National
LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình độc đáo, khác biệt hoàn toàn so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C hay Pascal Thay vì sử dụng cú pháp văn bản, LabVIEW diễn đạt thông qua hình ảnh trực quan trong môi trường soạn thảo, và do đó còn được gọi là lập trình G, viết tắt của từ "Graphical".
LabVIEW là phần mềm phổ biến trong các phòng thí nghiệm và lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh và điện tử y sinh Hiện nay, ngoài phiên bản dành cho hệ điều hành Windows và Linux, NI còn phát triển các module LabVIEW cho máy hỗ trợ cá nhân (PDA) Các chức năng chính của LabVIEW bao gồm việc thiết kế và triển khai các hệ thống đo lường và điều khiển hiệu quả.
- Thu thập tín hiệu từ các thiết bị bên ngoài nhƣ cảm biến nhiệt độ, hình ảnh từ webcam, vận tốc của động cơ,
- Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp thông qua các cổng giao tiếp: RS232, RS485, USB, PCI, Ethernet
Mô phỏng và xử lý tín hiệu thu nhận là cần thiết để phục vụ cho các mục đích nghiên cứu hoặc đáp ứng yêu cầu của hệ thống mà lập trình viên mong muốn.
- Xây dựng các giao diện người dùng một cách nhanh chóng và thẩm mỹ hơn nhiều so với các ngôn ngữ khác nhƣ Visual Basic, Matlab,
- Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển nhƣ PID, Logic mờ (Fuzzy
Logic), một cách nhanh chóng thông qua các chức năng tích hợp sẵn trong LabVIEW
LabVIEW cho phép tích hợp với nhiều ngôn ngữ lập trình truyền thống như C và C++, và được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm cũng như các lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh và điện tử y sinh.
Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi được thực hiện qua nhiều chuẩn giao tiếp như RS232, RS485, USB, PLI và Ethernet Để điều khiển thiết bị điện, phần mềm LabVIEW được sử dụng, trong khi Arduino kết nối qua cổng USB.
* 10 lý do sử dụng Labview để điều khiển thiết bị :
Tốc độ làm việc nhanh hơn với ngôn ngữ đồ họa (G code)
Đƣợc hỗ trợ một cách nhanh chóng và tự động trong việc sử dụng miễn phí các Driver thiết bị
Có thể bắt tay vào làm việc lập tức với LabVIEW bằng việc mở và chạy thử các ví dụ
Kết hợp việc truyền nhận và phân tích dữ liệu vào hàm phân tích nâng cao
Lưu trữ dữ liệu và thiết lập các báo cáo
Thiết kế các giao diện người dùng một cách chuyên nghiệp nhất
Tạo lập các ứng dụng riêng lẻ (Xuất ra file chạy exe)
Phù hợp với các dòng máy tính đời mới Multicore
Dễ dàng mở rộng lĩnh vực hoạt động và ứng dụng các công nghệ mới
Có điều kiện đƣợc hợp tác và phát triển với cộng đồng kỹ sƣ trên khắp thế giới.
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Giới thiệu sơ bộ về mặt bằng thiết kế
2.1.1 Sơ bộ mặt bằng Đại học Vinh là trường đại học nằm giữa trung tâm thành phố với diện tích mặt bằng tương đối rộng bao gồm đầy đủ các đối tượng sử dụng điện: nhà làm việc, khu hành chính, giảng đường, thư viện, xưởng thực tập, phòng thí nghiệm, hội trường, kí túc xá sinh viên và một số công trình nhỏ kèm theo khác Trong đề tài này chúng em tập trung thiết kế cung cấp điện cho khu nhà là nhà A2
Nhà A2 tại Đại học Vinh là một tòa nhà 4 tầng được sử dụng làm phòng học, với mỗi phòng có diện tích 75m² và được phân chia hợp lý Trong các phòng học này, trang bị bao gồm bóng đèn huỳnh quang, quạt trần và máy chiếu, đáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập hiệu quả.
Hình ảnh một phòng học của nhà A:
- Nhà A2: 4 tầng, cả 4 tầng đều là phòng học, mỗi tầng gồm 4 phòng học với diện tích tự phân chia
Hình 2.2 Sơ đồ mặt bằng tầng 1 nhà A2
Xác định phụ tải tính toán
2.2.1 Yêu cầu của hệ thống cung cấp điện
Mục tiêu hàng đầu của thiết kế cung cấp điện là đảm bảo hộ tiêu thụ luôn có đủ điện năng với chất lượng đạt tiêu chuẩn Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý khi đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết.
- Vốn đầu tƣ nhỏ, chú ý tiết kiệm ngoại tệ và các vật tƣ hiếm
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện tùy theo tính chất hộ tiêu thụ
- Chi phí vận hành hàng năm thấp
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
- Thuận tiện cho vận hành và sửa chữa
- Đảm bảo chất lƣợng điện năng
- Đạt yêu cầu về kỹ thuật và mỹ thuật
- Ngoài ra còn phải chú ý đến các điều kiện khác như: môi trường, sự phát triển của phụ tải, thời gian xây dựng…
2.2.1.1 Độ tin cậy cung cấp điện
Tùy theo tính chất của hộ dùng điện có thể chia thành 3 loại:
Hộ loại 1 là những hộ mà việc dừng cung cấp điện có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng đến tính mạng con người và thiệt hại lớn về kinh tế Để đảm bảo độ tin cậy cao, các hộ này thường được cung cấp điện từ hai nguồn khác nhau và có nguồn dự phòng, nhằm giảm thiểu tối đa tình trạng mất điện Thời gian mất điện được tính bằng thời gian đóng nguồn dự trữ Các ví dụ điển hình cho hộ loại 1 bao gồm sân bay, hải cảng, khu quân sự, khu ngoại giao, khu công nghiệp và bệnh viện.
Hộ loại 2 là những hộ tiêu thụ điện mà việc ngừng cung cấp điện chỉ gây thiệt hại về kinh tế, hư hỏng sản phẩm và đình trệ sản xuất, ảnh hưởng đến quá trình công nghệ Để cung cấp điện cho hộ loại 2, có thể sử dụng phương pháp có hoặc không có nguồn dự phòng, cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay, ví dụ như các nhà máy, xí nghiệp và trường đại học.
Hộ tiêu thụ điện loại 3 là những hộ cho phép mức độ tin cậy điện thấp, chấp nhận mất điện trong thời gian sửa chữa hoặc thay thế thiết bị sự cố, nhưng thời gian mất điện không quá 1 ngày đêm Các hộ này thường bao gồm khu nhà ở, nhà kho, và trường học, và không yêu cầu nguồn dự phòng cho các phụ tải loại này.
Chia hộ chỉ là giải pháp tạm thời trong giai đoạn nền kinh tế chưa phát triển, với mục tiêu hướng tới việc tất cả các hộ gia đình đều trở thành hộ loại 1 và được cung cấp điện liên tục.
Chất lƣợng điện đƣợc thể hiện qua hai thông số là tần số (f) và điện áp (U) Các trị số này phải nằm trong phạm vi cho phép
Trung tâm điều độ quốc gia và các trạm điện có trách nhiệm duy trì ổn định tần số ở mức 50 ± 0,5Hz và đảm bảo điện áp không lệch quá mức cho phép.
Tính kinh tế của một phương án cung cấp điện thể hiện qua 2 chỉ tiêu: vốn đầu tƣ và chi phí vận hành
Vốn đầu tư cho một công trình điện bao gồm các khoản chi phí như mua sắm vật tư, thiết bị, chi phí vận chuyển, thí nghiệm và thử nghiệm, cũng như tiền mua đất đai, đền bù, khảo sát thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu công trình.
Phí tổn vận hành của công trình điện bao gồm các khoản chi cho lương cán bộ quản lý, kỹ thuật và vận hành, cũng như chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thí nghiệm thử nghiệm nhằm giảm thiểu tổn thất điện năng.
Hai loại tiêu chí này thường mâu thuẫn với nhau Phương án cấp điện tối ưu là phương án kết hợp hai chi phí, nhằm đạt được chi phí tính toán hàng năm thấp nhất.
Trong đó: là hệ số vận hành, với đường dây trên không lấy 0,04, cáp và trạm biến áp lấy 0,1 là hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn
K là vốn đầu tƣ ΔA là tổn thất điện năng trong 1 năm c là giá tiền tổn thất điện năng (đ/KWh)
An toàn là yếu tố quan trọng hàng đầu trong thiết kế, lắp đặt và vận hành các công trình điện, đảm bảo an toàn cho cán bộ vận hành, thiết bị, công trình và cộng đồng xung quanh.
Người thiết kế và vận hành công trình điện phải tuyệt đối tuân thủ các quy tắc an toàn điện
2.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Phụ tải tính toán là loại phụ tải không có thực, nhưng rất quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị cung cấp điện cho hệ thống Trong vận hành dài hạn, phụ tải thực tế cần phải tránh gây quá nhiệt cho các thiết bị như dây dẫn, máy biến áp và thiết bị đóng cắt Đồng thời, trong các chế độ ngắn hạn, phụ tải không được ảnh hưởng đến các thiết bị bảo vệ, ví dụ như trong quá trình khởi động Do đó, phụ tải tính toán được coi là phụ tải giả thiết, tương đương với phụ tải thực tế ở một số khía cạnh nhất định Trong thiết kế, hai yếu tố chính do phụ tải gây ra là phát nóng và tổn thất, dẫn đến việc xác định hai loại phụ tải tính toán: phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất.
Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng là phụ tải giả định lâu dài, không thay đổi, tương đương với phụ tải thực tế và biến thiên theo hiệu suất phát nhiệt tối đa.
Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất, hay còn gọi là phụ tải đỉnh nhọn, là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong khoảng thời gian từ 1 đến 2 giây Mặc dù chưa gây ra hiện tượng phát nóng cho các thiết bị, nhưng nó có thể dẫn đến tổn thất và làm nhảy các bảo vệ hoặc đứt cầu chì Thực tế cho thấy, phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi khởi động động cơ hoặc khi đóng cắt các thiết bị cơ điện khác.
2.2.2.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán
Gồm có 7 phương pháp xác định phụ tải tính toán:
- Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
- Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
- Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lƣợng
- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại
- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dạng
- Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương
- Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị
2.2.2.2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Một cách gần đúng có thể lấy =
, : Công suất đặt, công suất định mức thiết bị thứ i (kW)
, , : Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị ( KW, KVAr, KVA ) n: số thiết bị trong nhóm
Hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng được tra cứu trong sổ tay là một phương pháp đơn giản và thuận tiện Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là thiếu chính xác, vì hệ số nhu cầu trong sổ tay là một số liệu cố định, không thay đổi theo chế độ vận hành và số lượng thiết bị trong nhóm.
2.2.2.2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất
: suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (W/m 2 ) Giá trị đƣợc tra trong các sổ tay
Phương pháp này chỉ mang lại kết quả gần đúng khi phụ tải được phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích sản xuất, vì vậy nó thường được áp dụng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và thiết kế chiếu sáng.
2.2.2.2.3 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phẩm
M: Số đơn vị sản phẩm đƣợc sản xuất ra trong một năm
: Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (KWh)
: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ)
THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TOÀN NHÀ A2 ĐẠI HỌC VINH
Ý tưởng thiết kế
Thực trạng sử dụng điện trong trường học hiện nay:
Quên tắt thiết bị điện sau khi sử dụng
Tắt ngang các thiết bị khi đang hoạt động
Sau các giờ học phải có người đi kiểm tra các thiết bị còn chưa tắt
Giảm tuổi thọ của các thiết bị điện
Gây lãng phí điện năng cho nhà trường
Dựa trên những vấn đề đã nêu, tôi suy nghĩ rằng chúng ta nên áp dụng một hệ thống thông minh để giải quyết những khó khăn này.
Để khắc phục những vấn đề nêu trên, chúng ta cần áp dụng giải pháp thông minh và hiệu quả nhất nhằm mang lại sự đơn giản cho người dùng.
Phương án đưa ra: sử dụng phần mềm labview kết hợp arduino trong việc quản lý và điều khiển thiết bị điện
Phương án đưa ra có thể giải quyết những vấn đề sau:
Tắt các thiết bị khi không còn người sử dụng
Quản lý đƣợc các tiết dạy ( khi có tiết mà không sử dụng điện)
Tránh gây lãng phí trong việc sử dụng điện
Không còn phải có người kiểm tra khi hết ngày.
Thiết kế phần mền
3.2.1 Thiết kế lập trình Arduino
3.2.1.1 Giới thiệu về Arduino Uno
Arduino Uno là một bo mạch được thiết kế với vi điều khiển AVR Atmega328 làm bộ xử lý trung tâm Cấu tạo chính của Arduino Uno bao gồm nhiều thành phần quan trọng.
Cổng USB là giao tiếp quan trọng dùng để tải mã từ máy tính lên vi điều khiển, đồng thời cũng phục vụ cho việc truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính qua kết nối serial.
Để cấp nguồn cho Arduino, bạn có thể sử dụng cổng USB, nhưng không phải lúc nào cũng có sẵn kết nối với máy tính Trong trường hợp này, bạn cần một nguồn điện từ 9V đến 12V.
- Có 14 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0 đến 13, ngoài ra có một chân nối đất (GND) và một chân điện áp tham chiếu (AREF)
Vi điều khiển AVR là bộ xử lý trung tâm của toàn bộ bo mạch Arduino Mỗi mẫu Arduino sử dụng một con chip khác nhau, và trong trường hợp của Arduino Uno, chip được sử dụng là ATMega328.
- Các thông số chi tiết của Arduino Uno:
Vi xử lý: Atmega328 Điện áp hoạt động: 5V Điện áp đầu vào: 7-12V Điện áp đầu vào (Giới hạn): 6-20V
Chân vào/ra (I/O) số: 14 ( 6 chân có thể cho đầu ra PWM)
Dòng điện trong mỗi chân I/O: 40mA
Dòng điện chân nguồn 3.3V: 50mA
Bộ nhớ trong: 32 KB (ATmega328)
GND (Ground) là cực âm của nguồn điện cung cấp cho Arduino UNO Khi sử dụng các thiết bị có nguồn điện riêng biệt, cần phải nối các chân GND với nhau để đảm bảo hoạt động ổn định.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA
3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA
Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND
Chân IOREF trên Arduino UNO cho phép đo điện áp hoạt động của vi điều khiển, thường là 5V Tuy nhiên, không nên sử dụng chân này để cấp nguồn 5V, vì chức năng chính của nó không phải là cung cấp điện.
RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET đƣợc nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ
Các thiết bị Arduino được lập trình bằng một ngôn ngữ riêng, dựa trên ngôn ngữ Wiring, vốn được phát triển cho phần cứng nói chung Wiring là một biến thể của C/C++, và mặc dù có nhiều cách gọi khác nhau như Wiring, C hoặc C/C++, tôi thường gọi nó là "ngôn ngữ Arduino", như cách mà đội ngũ phát triển Arduino cũng đã đặt tên.
3.2.1.2 Giới thiệu về Arduino Mega
Arduino Mega 2560 là một sản phẩm nổi bật trong dòng mạch Mega, với nhiều cải tiến so với Arduino Uno, bao gồm 54 chân digital IO và 16 chân analog IO Bộ nhớ flash của MEGA được tăng cường gấp 4 lần so với phiên bản UNO R3, cùng với 3 timer và 6 cổng interrupt, giúp bo mạch Mega giải quyết hiệu quả nhiều bài toán phức tạp, điều khiển đa dạng động cơ và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự.
Arduino Mega 2560 giữ nguyên cấu trúc chân digital từ 0-13, chân analog từ 0-5 và các chân nguồn tương tự như Arduino UNO, giúp người dùng dễ dàng phát triển và chuyển đổi module Để đáp ứng nhu cầu về bộ nhớ và số lượng chân I/O lớn hơn cho các dự án phức tạp, Arduino Mega 2560 được trang bị chip thay thế cho Atmega1280, mang lại dung lượng flash cao hơn và khả năng giải quyết các bài toán nhúng lớn.
Arduino Mega đƣợc thiết kế cho nhiều dự án khó.Với 54 chân I/O kĩ thuật số,
16 chân analog, cùng không gian khá rộng để bạn có thể tích hợp các mạch điện tử của dự án của bạn lên đó
Tính năng nổi bật của Arduino Mega 2560 R3
Arduino Mega 2560 là board mạch vi điều khiển, xây dựng dựa trên Atmega
Arduino 2560 là một board vi điều khiển với 54 chân I/O, bao gồm 15 chân có thể sử dụng làm output với chức năng PWM, 16 chân đầu vào Analog, 4 UART, 1 thạch anh 16MHz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn, 1 header và 1 nút nhấn reset Board này cung cấp đầy đủ các tính năng cần thiết cho lập trình viên, cho phép người dùng dễ dàng kết nối với máy tính qua cáp USB để bắt đầu học tập Arduino 2560 cũng tương thích với hầu hết các Shield của Arduino UNO, mở rộng khả năng ứng dụng cho người dùng.
Vi điều khiển ATmega2560 Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V
Số lƣợng chân I / O 54 (trong đó có 15 cung cấp sản lƣợng PWM)
Số lƣợng chân Input Analog 16
Dòng điện DC mỗi I / O 20 mA
Dòng điện DC với chân 3.3V 50 mA
Bộ nhớ flash 256 KB trong đó có 8 KB sử dụng bởi bộ nạp khởi động
Tốc độ đồng hồ 16 MHz
3.2.1.3 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của hệ thống
3.2.1.4 Lập trình dành cho Arduino Uno
- Code dành cho Arduino uno:
#include const int led ;
#define phanhoi_101 7 int data; boolean x; void thoigian(){ if(digitalRead(phanhoi_101) == LOW)Serial.print(1); else Serial.print(0); // delay(100);
In this code snippet, various pins are configured for output mode using the `pinMode()` function, specifically pin 13 and multiple connection pins including `con_tong`, `con_tang1`, `con_tang2`, `con_tang3`, and `con_tang4` Additionally, pins for rooms 101 to 104 (`con_phong101`, `con_phong102`, `con_phong103`, and `con_phong104`) are also set as outputs Furthermore, the pin `phanhoi_101` is designated as an input with an internal pull-up resistor enabled.
To activate multiple connections in a circuit, set the following pins to HIGH: con_tong, con_tang1, con_tang2, con_tang3, con_tang4, con_phong101, con_phong102, con_phong103, and con_phong104 This ensures that all specified connections are powered appropriately.
MsTimer2::set(500, thoigian); // 500ms period
} void loop() { if(Serial.available()){ data = Serial.read();
// -con_tong - if(data == 'a') digitalWrite(con_tong,LOW); // Bat else if(data =='b') digitalWrite(con_tong,HIGH);
In this code snippet, the state of `con_tang1` is controlled by the variable `data`: when `data` is 'c', `con_tang1` is set to LOW, and when `data` is 'd', it is set to HIGH Similarly, the state of `con_tang2` is determined by the same variable; it is set to LOW when `data` is 'e' and to HIGH when `data` is 'f'.
// -con_tang3 - if( data == 'g') digitalWrite(con_tang3,LOW); else if(data == 'h') digitalWrite(con_tang3,HIGH);
// -con_tang4 - if( data == 'i') digitalWrite(con_tang4,LOW); else if(data == 'k') digitalWrite(con_tang4,HIGH);
// -con_phong101 - if(data == 'l') digitalWrite(con_phong101,LOW); else if(data == 'm') digitalWrite(con_phong101,HIGH);
// -con_phong102 - if( data == 'n') digitalWrite(con_phong102,LOW); else if(data == 'o') digitalWrite(con_phong102,HIGH);
// -con_phong103 - if( data == 'p') digitalWrite(con_phong103,LOW); else if(data == 'q') digitalWrite(con_phong103,HIGH);
// -con_phong104 - if( data == 't') digitalWrite(con_phong104,LOW); else if(data == 'x') digitalWrite(con_phong104,HIGH);
3.2.1.5 Lập trình dành cho Arduino Mega
- Code dành cho Arduino Mega
This code snippet utilizes the MsTimer2 library to control an LED and a button on an Arduino board It defines constants for the LED and button pins, and initializes variables to store data received from LabVIEW and the Arduino itself Several boolean flags are declared to manage different states and functions The `thoigian` function checks for available data on the Serial1 interface, reads the incoming data, and updates the `giutrangthai` variable based on the received value, indicating whether the system is active or inactive.
} if(giutrangthai == 1) Serial.print(1); else Serial.print(0);
Serial.begin(9600); // Khai báo cổng Serial giao tiếp với máy tính
Serial1.begin(9600); // Khai báo cổng Serial1 giao tiếp với arduino uno // -
MsTimer2::set(100, thoigian); // 500ms period
} void loop() { if(Serial.available()){ // Nếu có dữ liệu truyền từ máy tính xuống data_labview = Serial.read(); // ghi dữ liệu nhận đƣợc vào data_labview }
// -con_tong - if( data_labview == 'a' ){
// -con_tang1 - if( data_labview == 'c'){
// -con_tang2 - if( data_labview == 'e'){ digitalWrite(led,HIGH);
// -con_tang3 - if( data_labview == 'g'){ digitalWrite(led,HIGH);
// -con_tang4 - if( data_labview == 'i'){ digitalWrite(led,HIGH);
// -con_phong101 - if( data_labview == 'l' && f_p101a ==0){ Serial1.print('l'); f_p101a =1; f_p101b =0;
} else if(data_labview == 'm' && f_p101b ==0 ){ Serial1.print('m'); f_p101a =0; f_p101b =1;
// -con_phong102 - if( data_labview == 'n' && f_p102a ==0 ){ Serial1.print('n'); f_p102a =1; f_p102b =0;
} else if(data_labview == 'o'&& f_p102b ==0){ Serial1.print('o'); f_p102a =0; f_p102b =1;
// -con_phong103 - if( data_labview == 'p' && f_p103a ==0 ){
} else if(data_labview == 'q' && f_p103b ==0){ Serial1.print('q'); f_p103a =0; f_p103b =1;
// -con_phong104 - if( data_labview == 't' && f_p104a ==0){
Relay 8 Kênh là thiết bị gồm 8 rơ le hoạt động ở điện áp 5VDC, có khả năng chịu đựng hiệu điện thế lên đến 250VAC và 10A Thiết kế của Relay 8 kênh rất chắc chắn với khả năng cách điện tốt Trên module đã được trang bị mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang, giúp tách biệt hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le, đảm bảo vi điều khiển hoạt động ổn định Ngoài ra, thiết bị còn có header tiện lợi cho việc kết nối với vi điều khiển.
Relay 8 kênh sử dụng chân kịch mức Thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vào chân
IN thì relay sẽ nhảy qua thường Hở của Relay
Rơ-le bình thường gồm có 6 chân Trong đó có 3 chân để kích, 3 chân còn lại nối với đồ dùng điện công suất cao
+: cấp hiệu điện thế kích tối ƣu vào chân này
S: chân tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích rơ-le
Hoàn thành
Hình 3.6 Giao diện chương trình
Hình 3.7 Giao diện điều khiển 3.3.2 Giao diện Arduino
Hình 3.9 Lắp ráp thiết bị
Hình 3.10 Nối dây thiết bị
Hình 3.11 Hoàn thành mô hình
Sau khi hoàn tất việc đấu nối, mô hình đã hoạt động ổn định và giải quyết hầu hết các vấn đề đã nêu Giờ đây, chúng ta có thể tiến hành thi công thực tế.
+ Dễ dàng vận hành và sử dụng
+ Người vận hành không cần đòi hỏi chuyên môn cao
+ Chi phí đầu tƣ thấp
+ Dễ dàng áp dụng cho nhiều công trình khác
+ Dễ dàng lắp đặt sửa chữa
+ Tính ổn định tương đối
+ Dễ xảy ra nhiễu với các thiết bị ngoại vi
+ Vận hành sai quy trình sẽ xảy ra sự cố đối với phần mềm.