Đề tài Tự động điều khiển độ ẩm máy ấp trứng gia cầm bằng bộ điều chỉnh PID số S7 - 200

Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 1 - Đặt vấn đề Trong nhiều năm qua ngành nông nghiệp n−ớc ta có nhiều những thành tựu v−ợt bậc, không chỉ đủ cung cấp nguồn l−ơng thực, thực phẩm cho đất n−ớc mà còn xuất khẩu ra thị tr−ờng thế giới. Với thành tựu to lớn đó, chúng ta phải kể đến ngành chăn nuôi gia cầm đã góp phần quan trọng cho nền kinh tế quốc dân. Sự phát triển của ngành chăn nuôi nói chung và ngành chăn nuôi gia cầm nói riêng đã đem lại lợi ích kinh tế cho các hộ nông dân, từng b−ớc xoá đói giảm nghèo và ngày càng có nhiều hộ gia đình làm giàu trên mảnh đất của mình nhờ vào kinh tế trang trại. Ngày nay, nền kinh tế trang trại đ−ợc phát triển rộng rãi trên cả n−ớc với quy mô vừa và lớn do đó vấn đề con giống là hết sức bức xúc. ấp trứng nhân tạo bằng máy ấp công nghiệp là ph−ơng pháp tối −u để sản xuất con giống trong thời gian ngắn, tỷ lệ ấp nở cao, đặc biệt có thể ấp đ−ợc một số l−ợng trứng lớn, và chất l−ợng con giống đ−ợc nâng cao. Trong quá trình ấp trứng, ẩm độ là một trong những thông số rất quan trọng nó ảnh h−ởng rất lớn đến quá trình ấp nở. Vì vậy việc đảm bảo l−ợng ẩm cần thiết cho quá trình ấp nở là hết sức quan trọng cho từng giai đoạn ấp. Ngày nay, việc đ−a PLC vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp đã đáp ứng tốt các yêu cầu trong điều khiển tự động hoá, nó đã trở thành yếu tố chính để nâng cao hơn nữa hiệu quả của sản xuất trong công nghiệp n−ớc ta. Việc đ−a PLC vào điều khiển cho máy ấp trứng công nghiệp là rất cần thiết, vì nó đảm bảo điều khiển chính xác các thông số cho quá trình ấp nở và cho hiệu quả ấp nở cao, hệ thống điều khiển ngọn nhẹ, dễ dàng thao tác, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho ng−ời nông dân. Do vậy chúng tôi sử dụng PLC S7- 200 với CPU 224 để thực hiện tự động điều khiển độ ẩm cho máy ấp trứng gia cầm. Đ−ợc sự phân công của bộ môn Điện, với sự h−ớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Văn Đ−ờng, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: "Tự động điều khiển độ ẩm máy ấp trứng gia cầm bằng bộ điều chỉnh PID số S7 - 200" đã đạt đ−ợc những thành công đáng kể. Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 2 - Nội dung chi tiết của đề tài đã đ−ợc trình bày trong báo cáo chính, bao gồm các phần sau: Mở đầu Ch−ơng 1: Tổng quan về ấp trứng gia cầm và đIều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm Ch−ơng 2: PLC S7 - 200 và các module mở rộng Ch−ơng 3: phần mềm Step7- Micro Win32 và ch−ơng trình điều khiển PID số Ch−ơng4: Chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu Ch−ơng 5: Thiết kế mạch điều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm Kết luận và kiến nghị Sau đây là tóm tắt nội dung chính của đề tài: Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 3 - Ch−ơng 1 Tổng quan về ấp trứng gia cầm và đIều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm Trong máy ấp trứng công nghiệp, có hai chế độ ấp là ấp đơn kỳ và ấp đa kỳ, t−ơng ứng với hai chế độ ấp này ta có máy ấp đơn kỳ và máy ấp đa kỳ. Các chế độ ấp khác nhau thì yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm là khác nhau. ấp đơn kỳ là chế độ ấp mà tất cả số trứng trong máy đều đ−ợc đ−a vào cùng một lúc nên chúng có tuổi ấp và tuổi nở giống nhau. ấp đa kỳ là là chế độ ấp mà trứng đ−ợc đ−a vào buồng ấp theo từng đợt, thông th−ờng là 3 đợt, mỗi đợt cách nhau là một tuần. 1.1 Yêu cầu về độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm. Độ ẩm là một trong những yếu tố rất quan trọng trong quá trình ấp. Yêu cầu cụ thể đ−ợc xác định theo các bảng d−ới đây: * Yêu cầu ẩm đối với máy ấp đơn kỳ Bảng 1.1: Bảng thông số về độ ẩm của từng giai đoạn ấp trong máy ấp đơn kỳ (đối với trứng gà) Các giai đoạn ấp Độ ẩm t−ơng đối (%) Nhiệt độ nhiệt kế −ớt 1 ữ 5 ngày 60 ữ 61% 30 ữ 310C 6 ữ 11 ngày 55 ữ 57% 29 ữ 29,50C 12 ữ 18 ngày 50 ữ 53% 28 ữ 28,50C 19 ngày 60% 300C 20 ữ 21 ngày 70 ữ 75% 32 ữ 330C Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 4 - * Yêu ẩm đối với máy ấp đa kỳ Bảng 1.2: Bảng thông số về độ ẩm của từng giai đoạn trong máy ấp đa kỳ (đối với trứng gà) Các giai đoạn ấp Độ ẩm t−ơng đối (%) Nhiệt độ nhiệt kế −ớt 1 ữ 15 ngày 55 ữ 57% 29 ữ29,50C 16 ữ21 ngày 68 ữ 75% 30 ữ 32,50C 1.2 Hệ thống điều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm * Ph−ơng pháp điều chỉnh độ ẩm Trong các máy ấp thế hệ cũ, ph−ơng pháp điều chỉnh đóng ngắt th−ờng đ−ợc sử dụng nhiều. Ngày nay, trong các máy ấp hiện đại ít đ−ợc sử dụng. Trong cách tạo ẩm bằng ph−ơng pháp vung n−ớc qua cánh quạt trong máy, ng−ời ta sử dụng ph−ơng pháp đóng ngắt để điều chỉnh ẩm độ. Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng ph−ơng pháp điều chỉnh độ ẩm liên tục. Nguyên lý của ph−ơng pháp điều chỉnh liên tục là sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất lớn để điều khiển quay động cơ cấp ẩm cho máy ấp trứng gia cầm. Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 5 - * Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển ẩm độ trong máy ấp trứng gia cầm Hệ thống điều chỉnh tự động thông th−ờng đ−ợc phân thành hai loại: hệ thống điều chỉnh kiểu hở và hệ thống điều chỉnh mạch vòng kín. Trong giới hạn của đề tài ta sử dụng ph−ơng pháp điều chỉnh tự động mạch vòng kín. Đây là sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển ẩm độ ở dạng đơn giản nhất, làm việc theo sơ đồ mạch vòng kín, có vòng phản hồi là bộ cảm biến tín hiệu ẩm đ−ợc chuyển đổi và khuếch đại thành tín hiệu điện áp UϕPv. Tín hiệu phản hồi đ−ợc so sánh với tín hiệu đặt tr−ớc UϕSv đ−a ra độ sai lệch e (e= UϕSv- UϕPv). Bộ điều khiển sẽ điều khiển bộ tạo ẩm làm việc theo tín hiệu sai lệch e. * Quy luật điều khiển tỷ lệ vi tích phân (PID) Bộ điều khiển PID đ−ợc thực hiện bởi khối PLC S7- 200- CPU 224. Giá trị tác động điều chỉnh của quy luật điều khiển tỷ lệ vi tích phân đ−ợc xác định bởi: U = KP.e + KI ∫ e.dt + KD dt de = Km ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∫ ++ dt de.Te.dt T 1e d I (1.1) Nhận xét: Việc tính toán xác định các hệ số KP, TI, Td là vấn đề rất khó trong phạm vi của đề tài. Bộ điều khiển PID Bộ tạo ẩm UϕSv e ϕ UϕPv Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển ẩm độ CĐ và KĐ Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 6 - * Điều chỉnh tốc độ quay động cơ bằng ph−ơng pháp điều chế độ rộng xung PWM Tốc độ của quạt thổi đ−ợc điều khiển bởi ph−ơng pháp điều chế độ rộng xung. Nội dung của ph−ơng pháp đ−ợc trình bày d−ới hình sau: Trong đó: UT, Uđk lần l−ợt là điện áp tựa và điện áp điều khiển. Uđk UT +E - E Ura OA a) a) Khâu so sánh điều chế độ rộng xung b) Giản đồ thời gian xung đầu vào và đầu ra Ura Hình 1.3: Ph−ơng pháp điều chế độ rộng xung 0 U 0 ∝ t UT Uđk t b) Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 7 - Ch−ơng 2 PLC S7 - 200 và các module mở rộng 2.1 Cấu trúc và nguyên lý làm việc của PLC S7 – 200 * Sơ đồ khối hệ thống PLC S7- 200 * Nguyên lý làm việc của PLC S7- 200 PLC thực hiện ch−ơng trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp đ−ợc gọi là vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét đ−ợc bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện ch−ơng trình. Trong từng vòng quét, ch−ơng trình đ−ợc thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND). Sau giai đoạn thực hiện ch−ơng trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét đ−ợc kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. Thiết bị lập trình Bộ nhớ CPU Giao diện nhập Giao diện xuất Nguồn công suất Hình2.1: Sơ đồ khối hệ thống PLC S7 - 200 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 8 - Hình 2.3: Sơ đồ nối vào ra CPU 224 kiểu AC/DC/RELAY * Sơ đồ nối thiết bị vào ra 2.2 Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC 1. Xác định quy trình điều khiển. 2. Xác định tín hiệu vào ra. 3. Soạn thảo ch−ơng trình. 4. Nạp ch−ơng trình vào bộ nhớ. 5. Chạy ch−ơng trình. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi Truyền thông và tự kiểm tra lỗi Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo Thực hiện ch−ơng trình Hình 2.2: Sơ đồ vòng quét trong PLC S7 - 200 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 9 - 2.3 Khối mở rộng analog EM 235 * Đặc tính chung Modul vào/ra EM 235 là loại modul mở rộng với đầu vào analog tốc độ cao. Nó có khả năng chuyển đổi một tín hiệu vào analog thành giá trị số t−ơng đ−ơng trong 171 μs đối với CPU 212 và 139 μs đối với tất cả các CPU S7- 200 khác. Việc chuyển đổi tín hiệu vào analog đ−ợc thực hiện mỗi khi đầu vào đ−ợc truy cập bởi ch−ơng trình. - Số đầu vào/ra: 4 đầu vào analog, 1 đầu ra analog. - Dải tín hiệu: Điện áp ±10 V, Dòng điện 0 ữ 20 mA. - Kiểu dữ liệu l−ỡng cực: -32000 ữ 32000. Đơn cực: 0 ữ 32000. - Điện áp cung cấp: 24 V. - Độ phân giải: Bộ chuyển đổi A/D 12 bits. Hình 2.4: Sơ đồ khối và sơ đồ nối thiết bị vào/ra Module EM235 EM235 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 10 - * Điều chỉnh đầu vào Bảng2.1: Các giá trị đầu vào EM235 Đơn cực SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 Dải điện áp Độ phân giải ON OFF OFF ON OFF ON 0-50 mV 12,5 μV OFF ON OFF ON OFF ON 0-100 mV 25 μV ON OFF OFF OFF ON ON 0-500 mV 125 μV OFF ON OFF OFF ON ON 0-1 V 250 μV ON OFF OFF OFF OFF ON 0-5 V 1,25 μV ON OFF OFF OFF OFF ON 0-20 mA 5 μA OFF ON OFF OFF OFF ON 0-10 V 2,5 μV L−ỡng cực SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 Dải điện áp Độ phân giải ON OFF OFF ON OFF OFF ±25 mV 12,5 μV OFF ON OFF ON OFF OFF ±50 mV 25 μV OFF OFF ON ON OFF OFF ±100 mV 50 μV ON OFF OFF OFF ON OFF ±250 mV 125 μV OFF ON OFF OFF ON OFF ±500 mV 250 μV OFF OFF ON OFF ON OFF ±1 V 500 μV ON OFF OFF OFF OFF OFF ±2,5 V 1,25 mV OFF ON OFF OFF OFF OFF ±5 V 2,5 mV OFF OFF ON OFF OFF OFF ±10 V 5 mV 2.4 Kết nối PLC S7- 200 với máy tính PC Hình 2.5: Sử dụng cáp PC/PPI kết nối với một CPU S7- 200 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 11 - Ch−ơng 3 phần mềm Step7 - Micro Win32 và ch−ơng trình điều khiển pid số 3.1 Giới thiệu phần mềm Step7 - Micro Win32 Phần mềm Step7 - Micro Win32 có 3 dạng soạn thảo ch−ơng trình: LAD, STL, FBD. Trong số này LAD là ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa dễ hiểu nhất. Những thành phần cơ bản của ch−ơng trình trong LAD t−ơng ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ le. Các thành phần cơ bản biểu diễn các lệnh logic nh− sau: tiếp điểm, cuộn dây, hộp. 3.2 Ch−ơng trình điều khiển PID số và điều chế phát xung tốc độ cao PWM * Ph−ơng pháp điều khiển PID số - Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển PID dựa vào biểu thức (1.1). Trong máy tính số, hàm số đầu ra ở dạng liên tục phải đ−ợc chuyển t−ơng đ−ơng thành gián đoạn theo chu kỳ trích mẫu có dạng: Un = Kc.en+ ∑ + n 1 .K 0Ue nI + KD.(en- en-1) (3.1) CPU của PLC tính toán các giá trị đầu ra theo mô hình cải biến: Un = UPn + UIn + UDn (3.2) Ph−ơng trình thành phần tỉ lệ trong CPU là: UPn = Kc.(Svn - Pvn) = Kc.en (3.3) Ph−ơng trình của thành phần tích phân: UIn = Kc.Ts / Ti.(Svn - Pvn) + UX = Kc.Ts / Ti.en + UX (3.4) Ph−ơng trình biểu diễn thành phần vi phân: UDn = Kc.TD/TS.(Pvn-1 - Pvn) (3.5) * Điều chế phát xung tốc độ cao PWM Trong CPU 224 hai cổng ra Q0.0 và Q0.1 có thể đ−ợc sử dụng phát dãy xung tốc độ cao PTO (pulse train output) và tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM (pulse with modulation). PWM là một dãy xung kiểu tuần hoàn, có chu Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 12 - kỳ là một số nguyên trong khoảng 250μs ữ 65553μs. Nếu độ rộng xung đ−ợc quy định lớn hơn chu kỳ xung của PWM thì dãy xung sẽ là một tín hiệu đều có giá trị logic bằng 1, ng−ợc lại khi quy định độ rộng xung bằng 0 thì dãy xung sẽ là một tín hiệu đều có giá trị logic bằng 0. * L−u đồ điều khiển PID số và điều chế phát xung tốc độ cao PWM Tx T Tx - Độ rộng xung T - Chu kỳ dãy xung Hình 3.1: Dạng xung kiểu PWM Đọc Pv Bắt đầu PID PWM Bộ tạo ẩm Chuyển đổi và khuếch đại Hình 3.2: L−u đồ điều khiển PID và điều chế PWM trên PLC Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 13 - * Ch−ơng trình điều khiển PID số và điều chế phát xung tốc độ cao PWM Ch−ơng trình chính Ch−ơng trình con Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 14 - Ch−ơng trình ngắt Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 15 - Ch−ơng 4 Chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu Tín hiệu ẩm % phải đ−ợc chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và khuếch đại tín hiệu mới thực hiện đ−ợc điều khiển. Có nhiều ph−ơng pháp đo độ ẩm nh−: Ph−ơng pháp điểm s−ơng, ph−ơng pháp khô −ớt, ph−ơng pháp biến dạng, ph−ơng pháp điện dẫn… Trong khuôn khổ cho phép của đề tài, chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu loại cảm biến ẩm kiểu khô −ớt. 4.1 Nguyên lý đo độ ẩm của cảm biến khô −ớt * Độ ẩm của không khí đ−ợc xác định theo công thức  = 100 p )ptA(tp bh 0akbha −− (4.1) * Nguyên lý hoạt động mạch cầu đo độ ẩm của cảm biến ẩm độ kiểu khô −ớt Uđk = (Uk - Ua) (4.2) Rk, Ra: lần l−ợt nhiệt kế điện trở khô, nhiệt kế điện trở −ớt. Uk, Ua: lần l−ợt là giá trị điện áp thay đổi theo nhiệt độ tk, ta.  là hệ số khuếch đại. 4.2 Cảm biến ẩm độ dùng trong máy ấp trứng gia cầm Trong máy ấp trứng gia cầm, ta đã biết đ−ợc nhiệt độ buồng ấp là cố định trong từng giai đoạn ấp, ta cũng biết độ ẩm % cần thiết cho từng giai R Rk Uk Ua R Ra + KĐ Hình 4.1: Sơ đồ chuyển đổi R/U khô −ớt và khuếch đại Enguồn Uđk Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 16 - đoạn ấp, từ đó ta xác định đ−ợc giá trị nhiệt độ nhiệt kế −ớt ta cho từng giai đoạn ấp. Cho nên ta có thể đặt t−ơng ứng một giá trị điện áp Uađ với nhiệt độ nhiệt kế −ớt đặt tađ của từng giai đoạn ấp. Nh− vậy mạch cầu hình 4.1 sẽ bị khuyết đi một vế nh− hình 4.2. Trong việc điều khiển ẩm độ của máy ấp trứng gia cầm đòi hỏi cảm biến phải có độ nhạy cao và có đặc tính tuyến tính cho nên ta không dùng nhiệt kế điện trở mà thay thế nó bằng vi mạch cảm biến nhiệt độ LM335. Đặc tính tuyến tính: U = 10T mV = 2730 + 10t (mV) (4.3) R1 đ−ợc tính theo công thức: R1 = 310 I 0,2E − (Ω) (4.4) Giới hạn dòng làm việc của LM335 là: 0,4 < I <5 mA, để LM335 làm việc tốt nhất nên chọn dòng lớn hơn hoặc bằng 1 mA. + Enguồn R Ra Uatt Khuếch đại tín hiệu Uđk Uađ Hình 4.2: Sơ đồ chuyển đổi R/U −ớt và khuếch đại tín hiệu LM 335 R2 +E R1 Uatt Hình4.3: Sơ đồ mạch chuyển đổi tín hiệu dùng LM335 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 17 - 4.3 Mạch khuếch đại tín hiệu đo độ ẩm dùng khuếch đại thuật toán * Đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật toán * Bộ khuếch đại đảo Hệ số khuếch đại đ−ợc xác định theo biểu thức: Kđ = 1 ht v r R R U U −= (4.5) Iht I0 +E E Ura Iv Rht Hình 4.5: Sơ đồ bộ khuếch đại đảo U0 R1 OA 0 Ur Vào đảo Vào không đảo +E -E Uv Hình 4.4: Đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật toán Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 18 - Ch−ơng 5 Thiết kế mạch điều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm 5.1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều khiển độ ẩm Ph−ơng án 1 là điều chế độ rộng xung đ−ợc thực hiện trên mạch so sánh. Ph−ơng án 2 đ−ợc thực hiện điều chế độ rộng xung ngay trên PLC S7- 200. Điểm chung của hai ph−ơng án trên là bộ điều chỉnh PID đều đ−ợc thực hiện trên PLC S7- 200. Sv PID D/A A/D SS BPX BTA ϕ% CPU S7 - 200 EM235 CB CĐ & KĐ Hình 5.1: Sơ đồ khối ph−ơng án 1 mạch điều khiển độ ẩm Pv Sv D/A A/D PID CB CĐ & KĐ BTA ϕ% Hình 5.2: Sơ đồ khối ph−ơng án 2 mạch điều khiển độ ẩm CPU S7 - 200 EM235 PWM Pv Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 19 - 5.2 Mạch chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu * Mạch chuyển đổi tín hiệu R1 = 3102,0 I E − = 310 1 )2,09( mA V− = 9,8.103 (Ω) = 9,8 K (5.1) Ta có thể chọn R1 nhỏ hơn giá trị này là 8,2K. Đây là điện trở để hạn chế dòng vào LM335. Triết áp R2 đ−ợc dùng loại 10K để điều chỉnh ng−ỡng làm việc và chiều tác động của bộ chuyển đổi. * Mạch khuếch đại tín hiệu • Tầng thứ nhất - Thiết kế với hệ số khuếch đại 10 lần: K1 = - 3 4 R R = - K K 10 100 = -10 lần (5.2) R5, R6, R7 là các điện trở, triết áp phân điện áp đặt vào đầu vào không đảo. R8 là triết áp điều chỉnh OFFSET khử sai số ban đầu. Hình 5.3: Sơ đồ mạch chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu tầng thứ nhất R4 R8 UCĐ R7 R6 10K 100K R5 +9V 220K 5K I0 9V Ur1 R1 Iv - 9V 741 R3 10K 100K UĐ R2=10K +9V R1=8,2K LM 335 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 20 - • Tầng thứ hai K2 = - 9 1110 R RR + = - 10 10 11R+ (5.3) Ta có thể điều chỉnh K2 trong khoảng từ 1 ữ 10 lần tuỳ vào yêu cầu thực tế. Ur2 đ−ợc xác định theo biểu thức: Ur2 = K1.K2.Uv (5.4) 5.3 Mạch tạo xung răng c−a R14 R13 Iht I0 9V Urv R1 Iv Ur1 R12 10K 1/2 TL082 33K R15 1M 1M 0,01μF Uc UP R15 100K C1 +9V +9V C2 0,05μF R16 10K R17 10K TL082 1/2 Urrc Hình 5.5: Bộ tạo xung răng c−a Iht I0 9V Ur2 R1 Ur1 R9 10K -9V R10 10K R11 100K 1/2 TL082 Hình 5.4: Sơ đồ mạch khuếch đại tầng th− hai Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 21 - Hoạt động của mạch đ−ợc minh hoạ trên giản đồ hình 5.6 d−ới đây: 5.4 Mạch so sánh và tạo xung điều khiển t 0 Umax t 0 Urv t1 t2 t3 t4 t5 Urrc Hình 5.6: Giản đồ thời gian mạch tạo xung răng c−a +9V -9V 1/2 TL082 UrPLC Urrc Urss Hình 5.7: Sơ đồ mạch so sánh 1/2 TL082 Urrc Urss +9V t 0 Uvss UrPLC t 0 Hình 5.8: Giản đồ thời gian mạch so sánh -9V Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 22 - 5.5 Mạch động lực điều chỉnh tốc độ quay của động cơ bằng ph−ơng pháp điều chế độ rộng xung Động cơ điện một chiều ta sử dụng có công suất định mức Pn = 15 W, điện áp định mức Un = 24 V. Dòng định mức đ−ợc xác định theo biểu thức: In = n n U P = 24 15 = 0,625 A (5.5) Dòng khởi động của động cơ là: Ikđ =(5 ữ7 ).In = (5 ữ7 ).0,625 = 3,125 ữ 4,375 A (5.6) Dòng định mức của D613 là IcD = 6A, nên ta chọn tranzito loại D613 làm khoá đóng cắt cho động cơ làm việc. Dòng qua C828 đ−ợc xác định nh− sau: IC1 = K V 56,1 9 = 5,77 mA D1 DIODE_VIRTUAL D1 DIODE_VIRTUAL D1 DIODE_VIRTUAL Q1 2N2222A33K R18 +9V R19 560Ω R20 1K C828 R21 470Ω Q1 2N2222A + D1 D2 D3 D613 ĐC Hình 5.9: Sơ đồ mạch động lực điều khiển tốc độ quay động cơ Urss 24V Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 23 - 5.6 Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn nuôi cho mạch điều khiển C1= C2=1000μF/ 25 VDC, C3=C4=100 μF/ 25 VDC có nhiệm vụ cải thiện chất l−ợng điện áp một chiều sau bộ chỉnh l−u cầu. Các IC ổn áp 7809 và 7909 trong mạch có nhiệm vụ ổn định điện áp l−ỡng cực đầu ra ở mức ±9V để tiếp tục đ−a vào nuôi mạch điều khiển. 5.7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ tạo ẩm Hình 5.10: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn nuôi cho mạch điều khiển D1 DIODE_VIRTUAL T1 1 sq.m 1 m 7809 +9V -9V C1 C2 C3 C4 7909 0ã 220V Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 24 - Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 25 - Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 26 - 5.8 Thí nghiệm đánh giá chất l−ợng hệ thống điều khiển * Ph−ơng pháp tạo ẩm Bộ tạo ẩm dùng ph−ơng pháp quạt thổi bấc thẩm thấu qua các ống dẫn đ−ợc thể hiện qua hình sau: 1- Các ống dẫn. 2- Các lỗ thoát ẩm. 3- Các bấc thẩm thấu dẫn n−ớc từ ngoài vào. 4- Lỗ đầu ra của các bấc thẩm thấu. 5- Lỗ dẫn quạt thổi. * Dụng cụ thí nghiệm Để đo và kiểm tra chất l−ợng của hệ thống điều khiển độ ẩm trong máy ấp trứng gia cầm chúng tôi sử dụng một số dụng cụ sau: 1. Hệ thống thu thập giữ liệu FLUKE. 2.Phần mền Hydra 3. Cảm biến đo là cặp nhiệt ngẫu loại J đ−ợc bọc bấc ẩm để đo nhiệt độ nhiệt kế −ớt trong buồng ấp. 4. Máy vi tính. * Các b−ớc tiến hành thí nghiệm 1. Đặt cảm biến vào trong buồng ấp và bọc bấc ẩm. 2. Kết nối cảm biến với máy đo nhiệt độ, kết nối máy đo nhiệt độ với máy vi tính để hiển thị kết quả và ghi kết quả. 2 5 4 3 Hình 5.13: Ph−ơng pháp quạt thổi bấc thẩm thấu qua các ống dẫn 1 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 27 - 3. Cho máy ấp trứng hoạt động với độ ẩm đặt là 55% t−ơng ứng với nhiệt độ nhiệt kế −ớt 29 0C và theo dõi hệ thống hoạt động. 4. Thời gian lấy mẫu mỗi lần là 1 phút. Sau 1 phút lấy mẫu máy tự động ghi lại kết quả khảo sát. * Kết quả thí nghiệm Bảng 5.1: Số liệu ổn định thu đ−ợc của nhiệt độ nhiệt kế −ớt ta Thời gian (phút) ta ( 0C) Thời gian (phút) ta ( 0C) 39 28.997 58 29.5871 40 29.0052 59 29.5345 41 29.0547 60 29.5042 42 29.0152 61 29.4364 43 29.0662 62 29.5209 44 29.0422 63 29.5232 45 29.0691 64 29.4948 46 29.0265 65 29.4789 47 29.1498 66 29.4164 48 29.2174 67 29.4456 49 29.1941 68 29.4466 50 29.1767 69 29.4978 51 29.294 70 29.4538 52 29.2822 71 29.4964 53 29.2919 72 29.5102 54 29.2992 73 29.5194 55 29.3549 74 29.5524 56 29.3567 75 29.6414 57 29.4472 76 29.6034 Báo cáo tóm tắt Nguyễn Văn Trí - Điện 45A - 28 - 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 phut ta 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 phut ta Kết luận và kiến nghị 0C Hình 5.14: Đ−ờng đặc tính quá độ của nhiệt độ nhiệt kế −ớt ta Phút Hình 5.15: Đ−ờng đặc tính ổn định của nhiệt độ nhiệt kế −ớt ta 0C Phút