Cở lý thuyết thiêt kế mạch đo lực
Khi một chất lỏng hay khí được chứa trong bình chứa, do chuyển động nhiệt hỗn loạn,các phân tử vật chất sẽ tác dụng lên thành bình một lực. Nếu ta xét lực này trên một đơn vị diện tích ta có khái ...
Khi một chất lỏng hay khí được chứa trong bình chứa, do chuyển động nhiệt hỗn loạn,các phân tử vật chất sẽ tác dụng lên thành bình một lực. Nếu ta xét lực này trên một đơn vị diện tích ta có khái niệm áp suất. Như vậy áp suất được định nghĩa là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích và được xác định theo công thức sau:
P=F/S=N/m2
Trong đó F là lực tác dụng, có đơn vị là Newton (N); S là diện tích bề mặt bị lực tác dụng, có đơn vị là m2 Trong hệ SI áp suất có đơn vị là N/m2
Đơn vị dẫn xuất của áp suất là pascal (Pa), 1pascal tương đương với áp suất đồng dạng do lực 1 Newton tác dụng lên bề mặt phẳng có diện tích bằng 1m2
(1Pa=1N/1m2 ) Áp suất 1Pa tương đối nhỏ, trong công nghiệp người ta thường dùng đơn vị áp suất là bar (1bar =105 Pa ).
Do vậy, dựa vào áp suất chúng ta có thể đo đựợc lực của một vật cần đo dựa theo công thức F=P*S. Trong bài tập lớn này chúng ta sử dụng loại cảm biến Mpx2202D có thể đo được giải áp suất từ 0-200kPa.Ý tưởng của nhóm sẽ sử dụng một pittông cắm vào đầu vào của cảm biến áp suất,sau đó dùng các vật nặng có giá trị 100g,200g…tác dụng lên pittông tạo ra áp suất tác dụng lên cảm biến tạo ra điện áp.Ta đo điện áp đầu ra trên LCD, ta có P=m*g (m khối lượng, g=10N/Kg) từ P và điện áp ra theo phương pháp thống kê chúng ta sẽ tính được hàm tỉ lệ giữa P và điện áp ra.
Cảm biến áp suất mpx2202
Các thiết bị dòng mpx2202 là silicon cảm biến áp lực điện trở lực cung cấp một lượng điện áp rất chính xác và tuyến tính tỷ lệ thuận với áp lực áp dụng. cảm biến này là một khối silicon đơn với cơ hoành máy đo dòng và một mạng điện trở màng mỏng tích hợp trên chip. Các chip là laser cắt cho chính xác và bù đắp khoảng cách hiệu chuẩn và bù nhiệt độ. Chúng được thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng như máy bơm động cơ điều khiển, robot, các chỉ số cấp, chẩn đoán y tế, áp lực chuyển đổi, cụ đo khí áp, dụng cụ đo độ cao…
Tính năng• Nhiệt độ bù Từ 0 ° C đến 85 ° C• Dễ dàng sử dụng Chip cho gói tùy chọn của nhà cung cấp
•Available in Absolute, Differential and Gauge Configurations• Bức xạ để cung cấp điện áp • Available in Easy-to-Use Tape and Reel(dễ sử dụng với băng và cuộn)
Các ứng dụng ví dụ• Bơm / điều khiển • Robotics• Các chỉ số cấp• Chẩn đoán Y khoa• Chuyển đổi áp suất• Dụng cụ đo khí áp• Đo độ cao
* Đặc điểm hoạt động:
Bảng 1 đặc điểm hoạt động
(Vs=10 Vdc ,TA=25 °C trừ trường hợp P1>P2)
Đặc điểm hoạt động
Hình ảnh của mpx2202D
Sơ đồ khối của mạch nội bộ trong các chip cảm biến áp lực độc lập
Sơ đồ cắt ngang
Sơ đồ chân của mpx2202
Khối khuếch đại TL082
TL082 là bộ khuếch đại đầu vào kép J-Fet tốc độ cao hoạt động thích hợp, điện áp cao J-Fet và transistor lưỡng cực được tích hợp trong một mạch nguyên khối. Thiết bị có tốc độ xoay lớn, phân cực đầu vào thấp và dòng offset và hệ số nhiệt độ điện áp offset thấp.
Pin connections
SCHEMATIC DIAGRAM
Vi điều khiển PIC
Đây là vi điều khiển thuộc họ 16fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh với độ dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock .Tốc độ tối đa cho phép là 20Mhz với một chu kì lệnh là 200ns.Bộ nhớ chương trình 8x14 bit,bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số port I/O là 5 với 33 pin I/O.
* Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
-Timer0: bộ đếm 8bit với bộ chia tần 8 bit
-Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số,có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep
- Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần sô,bộ postcaler
- Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.
- Các chuẩn giao tiếp SSP,SPI và I2C.
- Chuẩn giao tiếp USART với 9 bit địa chỉ
- Cổng giao tiếp song song PSP với chân điều khiển RD,WR ,CS ở bên ngoài
* Các đặc tính Analog:
- 8 kênh chuyển đổi ADC 10bit.
- Hai bộ so sánh.
Bên cạnh đó là 1 vài đặc tính khác của vi điều khiển như sau:
- Bộ nhớ Flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần
- Bộ nhó EEPROM với khả năng ghi xóa 1.000.000 lần
- Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm……
Sơ đồ chân của vi điều khiển
Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16f877A
Giới thiệu về LCD 16x2
Các tính năng chính:• 5 x 8 chấm với con trỏ• Tích hợp bộ điều khiển (KS 0.066 hoặc tương đương)• + cấp điện 5V (Ngoài ra có sẵn cho + 3V)• 1 / 16 nhiệm vụ chu kỳ• B / L sẽ được điều khiển bởi pin 1, pin 2 hay pin 15, pin 16 hoặc AK (LED)• N.V. tùy chọn cho + 3V cấp điện
Hình ảnh LCD 16x2
1.Các chân VCC, VSS và VEE: Chân VCC_Cấp dương nguồn 5V, chân VCC_Nối đất, chân VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của màn hình LCD.2.Chân chọn thanh ghi RS (Register Select):Có hai thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD, chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này như sau: Nếu RS = 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng,… Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
3.Chân đọc/ghi R/W:Đầu vào đọc/ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0 hoặc đọc thông tin từ nó khi R/W = 1.4.Chân cho phép E (Enable):Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt thông tin hiện hữu trên chân dữ liệu của nó. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu trên các chân dữ liêu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns.5.Các chân D0 - D7:Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD.Để hiển thị các chữ cái và các con số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến f và các con số từ 0 - 9,... đến các chân này khi bật RS = 1.Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ.Dưới đây là bảng liệt kê các mã lệnh:
Chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn sàng nhận thông tin chưa. Cờ bận là D7 và có thể được đọc khi R/W = 1 và RS = 0 như sau:
Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công việc bên trong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào. Khi D7 = 0 thì LCD sẵn sàng nhận thông tin mới. Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD.Có thể di chuyển con trỏ đến vị trí bất kì trên màn hình LCD bằng cách nạp vào các giá trị tương ứng như bảng sau và gởi yêu cầu đến LCD
Hình ảnh LCD 16x2
Chức năng của các chân của LCD 16x2
