BÀI TẬP LỚN
MÔN
ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
Báo cáo đề tài : “ Hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò
sấy công nghiệp”
Nhóm thực hiện đề tài: Nhóm 1
Các thành viên trong nhóm:
- Trương Hà Anh
- Phạm Ngọc Anh
- Phùng Quang Bắc
- Nguyễn Duy Bình
- Cao Văn Bình
- Lê Quang Chung
- Trần Huy Cương
- Nguyễn Quốc Cường 186
- Nguyễn Quốc Cường 111
- Hoàng Văn Đảng
Giáo viên hướng dẫn: Hà Văn Phương
Mục Lục:
I.Đặt vấn đề
II.Giải quyết vấn đề
1.Phân tích công nghệ lò sấy công nghiệp
2.Xây dựng mô hình hệ thống, các thiết bị và chức năng.
1
3.Sơ đồ khối hệ thống.
4.Lựa chọn cảm biến cần cho hệ thống.
5.Chọn bộ điều khiển nhiệt độ.
5.1 Cảm biến nhiệt độ pt100.
5.2 Chip ATMEGA16L.
5.3 LCD 2 dòng 16 kí tự.
5.4 Những linh kiện khác.

C với sai số +-3
0
C.
Công suất cung cấp cho lò trong quá trình sấy :
2
Để làm bay hơi hoàn toàn 1Kg cần cung cấp lượng nhiệt 539Kcal. Để
sấy khô 1Kg sản phẩm có độ ẩm 6% thì cần cung cấp nhiệt lượng
32,34Kcal. Trong 1h có 6.361,2Kg vật sấy đi vào lò sấy, để sấy khô chúng ta
cần cung cấp nhiệt lượng 205.721Kcal.
Thông thường hiệu suất của lò sấy chính là công suất của buồng phát
nhiệt.
Theo dự kiến nhiệt độ buồng phát nhiệt là 500
0
C, trong khi đó nhiệt
độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ là 300
0
C. Do đó để có được nhiệt độ
tác nhân sấy theo yêu cầu đặt ra thì phải cung cấp một lượng không khí có
nhiệt độ bằng nhiệt độ của môi trường (20
0
C ) phù hợp nào đó để hoà trộn
vói nhiệt độ buồng phát nhiệt. Theo số liệu người ta đã tính được thì cần
phải cung cấp một lượng không khí là 4000m
3
/ h.
1.Phân tích công nghệ lò sấy công nghiệp(Phương
pháp hiện đại dung cảm biến nhiệt độ kết hợp với vi xử lý ).
+Dùng dầu hoặc khí trộn với không khí cung cấp từ ngoài vào sau đó được
đốt cháy hoặc dùng dây meso để cung cấp nhiệt. Điều khiển và ổn định nhiệt
độ bằng vi xử lý.

để lưu thông luồng khí nóng chuyển lưu tuần hoàn trong lò sấy.
b) Bộ tạo nhiệt và bộ điều nhiệt.
*)Bộ tạo nhiêt.
-Buồng nhiệt có chức năng phối trộn không khí với chất đốt để đảm bảo khi
đốt nhiên liệu cháy hết .
-Nếu không dùng cách trên, ta có thể dùng dây meso được đặt trong buồng
sấy để tạo nhiêt.
*)Bộ điều nhiệt.
-Quạt VP làm việc theo kiểu ngược dòng, hệ đường ống chính được chia làm
hai đường ống tách rời hoặc chỉ dùng để chuyển lưu không khí (đối với loại
dùng dây meso).
- Là hệ thống cảm biến nhiệt và các linh kiện được cài đặt 2 chiều theo ý
muốn trong 1 thời gian ấn định.
- Bộ vi điều khiển là hệ thống cảm biến kết hợp với bán dẫn để giám sát ,
nhận và xử lý các thông số kỹ thuật khi bộ cảm biến báo về.
c) Bộ tạo ẩm và bộ điều ẩm.
Vung nước qua cánh quạt trong máy, nước từ bình chứa đặt cao hay từ
mạng ống cung cấp chung của trại, qua van nước, ống dẫn vào bầu, để rồi
theo ống dẫn hàn dọc các cánh quạt gió mà vung ra xung quanh, xuyên qua
các lỗ nhỏ của vành lưới thép bao xung quanh, sẽ tạo thành lớp sương mù
gây ẩm trong máy.
- Bộ điều ẩm thường gồm một bộ cảm biến ẩm đặt trong máy để tác động
vào bộ phận ngắt van nước để đóng ngắt dòng chảy vào máy, khi độ ẩm thấp
hay cao quá mức qui định.
d) Hệ thống thông gió và bộ điều gió.
4
Bộ thông gió ở các lò sấy đều là quạt hướng trục, lắp ở giữa thành sau
bên trong máy. Cửa hút gió được bố trí gần trục quạt có nắp điều gió, điều
chỉnh độ mở bằng tay. Cửa thoát gió thường bố trí trên nóc máy hay ở thành
trước máy, có nắp điều gió.

sản phẩm ra
ngoài lò sấy.
VIII. Khâu đóng
gói và bảo quản
sản phẩm.
4.Lựa chọn cảm biến cần cho hệ thống.
-Trên thị trường hiện nay có khá nhiều các loại cảm biến đo nhiệt độ như
cảm biến dòng LM( LM35, LM335,…) hay cảm biến thông minh dòng
DS1820
- Dùng cảm biến nhiệt độ LM35 kết hợp với AT89S52 và IC biến đổi A/D
và hiển thị bằng LED 7 thanh đo được nhiệt độ từ -55
0
C đến +150
0
C, dùng
LM34C và 16F88 thuộc vi điều khiển PIC dùng ngôn ngữ lập trình BASIC
hiển thị nhiệt độ bằng LCD, chỉ đo được nhiệt độ từ -55
0
C đến +125
0
C. Nói
chung những loại cảm biến họ LM so với họ DS thì độ chính xác không cao
và tốc độ truyền tín hiệu chậm 2
0
C đến 150
0
C với tần số từ 20-1500Hz
nhưng giá thành chế tạo rẻ. còn ở loại cảm biến họ DS độ chính xác rất cao
do tín hiệu được truyền có độ phân giải lên đến 12Bit trong 750ms. Ở loại
cảm biến này có tích hợp ROM 64Bit, bộ nhớ Logic, mạch ổn định tín hiệu

thích hợp trong một số ứng dụng cụ thể. Có thể cũng có những thiết bị sử
dụng phù hợp hay không phù hợp với ứng dụng của bạn, cảm biến nhiệt độ
được thiết kế mới kết hợp chặt chẽ các đặc điểm nhằm hỗ trợ về tính khả
dụng cũng như tính năng.
-Chúng ta hãy so sánh một số công nghệ khác nhau. Một thí dụ là nhiệt
ngẫu. Cảm biến này chứa hai kim loại không giống nhau được gắn với nhau
tại một chỗ nối. Điểm nối hai kim loại phát triển một mức điện áp nhỏ, chỉ
vào khoảng 50μV trên mỗi độ Celsius, mức điện áp này thay đổi theo nhiệt
độ. Nhà sản xuất cung cấp các bảng thông số để chuyển điện áp thành nhiệt
độ.
-Nhiệt ngẫu là thiết bị đơn giản, rẻ tiền. Hạn chế lớn nhất của nhiệt ngẫu là
độ chính xác, có thể khó mà đạt được sai số hệ thống thấp hơn 1°C. Nguyên
nhân chính của lỗi trong một nhiệt ngẫu là điệp áp tạp phát triển trong hệ
thống nơi kết nối dây của nhiệt ngẫu được gắn với thiết bị đo lường. Để giải
quyết điều này, chúng đòi hỏi phải bù điểm nối nguội, thường được thực
hiện bằng cách phơi bày một điểm nối trước một nhiệt độ tham chiếu, thông
thường là 0°C, cũng như nhiệt độ đo mong muốn. Kết nối dây nhiệt ngẫu
phải chạy trên toàn bộ khoảng cách giữa điểm đo và bộ xử lí. Nhiệt ngẫu
thường có độ lặp ít hơn và ít ổn định bằng các thiết bị cảm ứng.
-Nhiệt ngẫu là những bộ kháng bằng phi kim có thể đo sự thay đổi nhiệt độ
thông qua điện trở. Nhiệt ngẫu thường được làm bằng gốm và oxide kim loại
và do đó có thể đo nhiệt độ cao hơn nhiều so với nhiệt ngẫu và RTD. Nhiệt
ngẫu thường được sử dụng trong các ứng dụng chỉ đòi hỏi đo nhiệt độ nhỏ
do đầu vào của họ có thể tính gần đúng theo tuyến tính trên một phạm vi
hẹp. Đầu ra của họ về bản chất có dạng hằng số mũ.
-Có hai loại nhiệt ngẫu: nhiệt ngẫu hệ số nhiệt độ dương (PTC) khi điện trở
tăng thì nhiệt độ tăng, và nhiệt ngẫu hệ số nhiệt độ âm với điện trở giảm khi
nhiệt độ tăng. Với nhịêt ngẫu PTC, thường có một sự tăng rõ nét về điện trở
ở nhiệt độ thực, trong khi đó nhiệt ngẫu NTC được sử dụng như nhiệt ngẫu
kháng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp.

điện trở 100 ohm để tạo ra đọ tin cậy và chính xác cao. Tuy nhiên, có hai
tiêu chuẩn kỹ thuật tồn tại: tiêu chuẩn châu Âu a = 0.00385, và tiêu chuẩn
Hoa Kỳ a = 0.003916. Cả hai tiêu chuẩn này đều được sử dụng phổ biến và
điều quan trọng là xác định tiêu chuẩn nào được bộ xử lí chấp nhận.
9
-Nhà sản xuất thường kết hợp công nghệ Pt-100 cơ bản vào công nghệ cảm
ứng nhiệt độ tiên tiến để làm cho toàn bộ gói sản phẩm này có thể đo nhiệt
độ theo ý muốn của người sử dụng. Mặc dù chúng thường có giá cao hơn,
cảm biến này thường được thiết kế với các tính năng mới giúp chúng được
sử dụng dễ dàng, giống như việc lập trình và điều khiển nút ấn, với kết quả
đọc số có tính trực quan cao. Một số nhà sản xuất cũng thiết kế cảm biến Pt-
100 của mình với vỏ bọc nhỏ gọn cho phép sử dụng trong những vị trí chật
chội, khó tiếp cận.
+)VềPt100:
- Thực chất là một điện trở, điện trở của nó thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ
môi trường đo . Như tên gọi của nó - Pt 100 tức là khi nó đặt trong môi
trường có nhiệt độ là 0 độ C (nước đá) thì điện trở của nó là 100 ôm. Cứ
tăng khoảng 1 độ C thì điện trở tăng lên khoảng 0.39 ôm. Bảng đặc tính của
Pt 100
Bảng 3. Bảng Điện trở/Nhiệt độ cho pt100
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
-100 60.26
-90 64.3 63.89 63.49 63.08 62.68 62.28 61.87 61.46 61.06 60.66
-80 68.32 67.92 67.52 67.12 66.72 66.31 65.91 65.51 65.1 64.7
-70 72.33 71.93 71.53 71.13 70.73 70.33 69.93 69.53 69.13 68.73
-60 76.33 75.93 75.53 75.13 74.73 74.33 73.93 73.53 73.13 72.73
-50 80.31 79.91 79.51 79.12 78.72 78.32 77.92 77.52 77.12 76.73
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
-40 84.27 83.88 83.48 83.08 82.69 82.29 81.9 81.5 81.1 80.7
-30 88.22 87.83 87.43 87.04 86.64 86.25 85.85 85.46 85.06 84.67

4.2.Vi xử lý.
-Trong công nghệ điện tử, vi xử lý là một thành phần quan trọng không
thể thiếu, nó mang nhiều tính ưu việt: có thể thay thế một mạch điện phức
tạp bằng một vi mạch nhỏ gọn với chi phí thấp hơn, nhưng ứng dụng lại đa
dạng và linh hoạt hơn. Khả năng điều khiển thông minh hơn, tiết kiệm năng
lượng hơn, ứng dụng nhiều trong hệ thống. Trên cơ sở đó chúng em đã áp
dụng những kiến thức trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu về đề tài để
chế tạo sản phẩm NHIỆT KẾ ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG dung vi
điều khiển AVR của ATMEL, có khả năng đo và tự động điều khiển nhiệt
độ. Áp dụng vi xử lý trong lĩnh vực này đã được nghiên cứu và phát triển
nhiều với những loại vi điều khiển kết hợp với cảm biến và ngôn ngữ lập
trình.
+)Tổng quan họ vi điều khiển AVR.
-Vi điều khiển AVR (Atmel Norway design) thuộc họ vi điều khiển
Atmel,nó là họ vi điều khiển mới trên thị trường cũng như đối với người sử
dụng. Đây là họ vi điều khiển được chế tạo theo kiến trúc RSIC (Reduced
Intruction Set Computer) có cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như
11
các họ vi điều khiển khác, nó còn tích hợp nhiều tính năng mới rất tiện lợi
cho người thiết kế cũng như lập trình cho vi điều khiển, chúng ta thường
dung những ngôn ngữ bậc cao HLL(Hight Level Language) để lập trình
ngay cả với loại chi xử lý 8 bit trong đó ngôn ngữ C là ngôn ngữ phổ biến
nhất. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước đoạn mã sẽ tăng nhiều so với
dùng ngôn ngữ Asemby . Hãng Atmel nhận thấy rằng cần phải phát triển
một cấu trúc đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm thiểu sự chênh lệch kích
thước mã đã nói trên. Và kết quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc
làm giảm kích thước đoạn mã khi biên dịch và them vào đó là thực hiện lệnh
đúng đơn chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lúy và đạt tốc độ nhanh hơn các
họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần.
PHÂN LOẠI AVR

tạp . Một loại kiến trúc của bộ xử lí được đặc trưng bởi tính chất là các lệnh
có độ dài khác nhau (không cố định) , thường là một số nhỏ các chế độ đa
địa chỉ và thanh ghi) . Với các tính năng đã nêu, chế độ nghỉ (Idle) CPU
trong khi cho phép bộ truyền tin nối tiếp đồng bộ USART, giao tiếp 2 dây,
chuyển đổi A/D, SRAM, bộ đếm, bộ định thời, cổng SPI và hệ thống các
ngắt vẫn hoạt động. Chế độ Power-down lưu giữ nội dung của các thanh ghi
nhưng làm đông lạnh bộ tạo dao động, thoát khỏi các chức năng của chip
cho đến khi có ngắt ngoài hoặc là reset phần cứng. Chế độ Power-save đồng
hồ đồng bộ tiếp tục chạy cho phép chương trình sử dụng giữ được đồng bộ
thời gian nhưng các thiết bị còn lại là ngủ. Chế độADC Noise Reduction
dừng CPU và tất cả các thiết bị còn lại ngoại trừ đồng hồ đồng bộ và
ADC, tối thiểu hoá switching noise trong khi ADC đang hoạt động. Trong
chế độ standby, bộ tạo dao động (thuỷ tinh thể/bộ cộng hưởng) chạy trong
khi các thiết bị còn lại ngủ. Các điều này cho phép bộ vi điều khiển khởi
động rất nhanh trong chế độ tiêu thụ công suất thấp. Thiết bị được sản xuất
sử dụng công nghệ bộ nhớ cố định mật độ cao của Atmel. Bộ nhớ On-chip
ISP Flash cho phép lập trình lại vào hệ thống qua giao diện SPI bởi bộ lập
trình bộ nhớ cố đinh truyền thống hoặc bởi chương trình On-chip Boot chạy
trên lõi AVR. Chương trình boot có thể sử dụng bất cứ giao điện nào để
download chương trình ứng dụng trong bộ nhớ Flash ứng dụng. Phần mềm
trong vùng Boot Flash sẽ tiếp tục chạy trong khi vùng Application Flash
được cập nhật, cung cấp thao tác Read-While-Write thực sự.
+)Các đặc tính của vi điều khiển ATMEGA16L
- Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít
- Kiến trúc RISC - Reduce Instruction Set Computer (Có nghĩa là máy tính
dung tập lệnh rút gọn, bộ vi xử lý này thực hiện ít lệnh hơn bộ vi xử lý khác)
- 131 lệnh mạnh, hầu hết các lênh thực hiện trong một chu kỳ
- 32 Thanh ghi 8-bit đa năng
- Tốc độc thực hiện lên tới 16 triệu lệnh trong 1 giây với tần số 16MHz
- Có 2 bộ nhân, mỗi bộ thực hiện trong thời gian 2 chu kỳ

khả trình
- Giao diện SPI chủ / tớ
- Watchdog Timer khả trình với bộ tạo dao động bên trong riêng biệt
- Máy so mẫu tương tự bên trong
+ )Các đặc điểm đặc biệt khác.
- Power-on Reset và dò Brown-out khả trình.
- Bộ tạo dao động được định cỡ bên trong.
- Các nguồn ngắt bên trong và bên ngoài.
- 6 chế độ ngủ: Nhàn rỗi, giảm ồn ADC, tiết kiệm năng lượng, giảm
năng lượng tiêu thụ, chờ đóng băng trạng thái.
- I/O và các loại.
- 32 đường I/O khả trình.
- Điện áp hoạt động: 2.7 – 5.5V
- Nhiệt độ hoạt động: -40
o
C-85
o
C
+) Các tốc độ.
- 0-8 MHz khi điện áp 2.7 – 5.5V, 0 - 16MHz khi điện áp 4.5 – 5V .
- Tiêu thụ năng lượng tại 1 MHz, 3V, 25
o
C đối với ATmega16L.
- Hoạt động tích cực: 1.1mA .
14
- Chế độ nghỉ ở 0.35mA.
- Chế độ năng lượng thấp: <1 μA khi điện áp 2.7V .
+) Bằng việc kết hợp 1 bộ 8-bit RISC CPU với In-System Self-
Programmable Flash trong chỉ nguyên vẹn 1 chip Atmel Atmega16L là một
bộ vi điều khiển mạnh có thể cung cấp giải pháp có tính linh động cao, giá

- 2 Tụ 2200uf 16V để lọc nguồn
- 1 IC ổn áp 5V: tạo điện áp 5V cấp cho mạch
- 1 tụ 47uf 16V: làm mạch reset
- 2 Tụ gốm 33pf: ổn định làm việc cho thạch anh
17
- 1 Tụ gốm 104pf: bảo vệ mạch tránh những thành phần tần số cao
- 1 Điện trở 4,7K và 1 điện trở 10K: nối chân 2 và chân 3 của DS18B20
và nối với mạch reset
- Biến áp 20V-0,5A
- Thạch anh 8MHz
- Cầu diod
6. Sơ đồ điều khiển
- Vẽ sơ đồ nguyên lý
18
+)Sơ đồ nguyên lý trên cấp nguồn cho mạch là nguồn AC từ 7
đến 24 V.
+3 chân cấp nguồn cho Chíp ATMEGA16L là những chân 10,11,31
không vẽ trên sơ đồ (chân 10 được nối chân 30, chân 11 được nối với chân
31).
+Điện trở PULLUP có giá trị 4,7K.
+Tụ C3 có thể thay bằng tụ hóa 10uf.
+Có thể dung thạch anh 4MHz thay cho loại 8MHz.
- Tác dụng của các linh kiện:
+ pt100 cảm biến nhiệt độ từ buồng sấy để lấy tín hiệu nhiệt độ đưa
vào vi xử lý.
+LCD giải mã và hiển thị nhiệt độ.
+ ATMEGA16L điều khiển tắt mở thiết bị theo nhiệt độ đã mặc định, điều
khiển hiển thị LCD.
+ Mạch ổn áp, tạo điện áp 5VDC cấp cho vi mạch.
+ Led đỏ gỉa lập máy làm tăng nhiệt độ.

cầu để đưa ra tín hiệu điều khiển phù hợp cho hệ thống, sau đó kiểm tra
trạng thái làm việc của hệ thống, nếu cờ END_ FLAG= 0 thì quay lại từ đầu
ngược lại thì tiếp tục đọc dữ liệu từ ADC về Vi xử lí.
+ Chương trình con sử dụng ngắt Timer0 phục vụ cho việc thay đổi giá trị
yêu cầu có thể được diễn giả như sau: khi hai giá trị Scount1 và Scount2
giảm đến không thì ngắt xảy ra thực hiện nhiệm vụ thay đổi giá trị yêu cầu.
+ Chương trình con thay đổi giá trị yêu cầu có nguyên tắc làm việc như sau:
So sánh giá trị yêu cầu ở từng thời điểm và giá trị đã được đặt trước, nếu
khác nhau thì có nhu cầu thay đổi là tăng hoặc giảm.
+ Chương trình con đọc giá trị từ ADC về Vi xử lí có nhiệm vụ thu thập giá
trị nhiệt độ từ kênh 0 để đưa về Vi xử lí việc này chỉ cho phép khi BIT_
EOC bằng 1 vì theo nguyên tắc làm việc của ADC này thì một xung dương
ở chân START được kích hoạt sự biến đổi. Qua đó mẫu bít vào địa chỉ A, B,
và C cũng đồng thời được chốt và xác định kênh biến đổi. Trong quá trình
biến đổi chân ra EOC ở mức Low, sau cỡ 100 µs mức này sẽ chuyển sang
mức High và báo hiệu sự kết thúc quá trình biến đổi. Sau đó kết quả của quá
trình biến đổi sẽ xếp hàng ở đường dẫn dữ liệu D0 D7. Khi OE= 1 các
đường dẫn có thể được đọc tiếp.
+ Chương trình con điều khiển Rơle (đưa tín hiệu ra ): So sánh giá trị đo
được với giá trị đặt,nếu giá trị đo được lớn hơn giá trị đặt thì ngắt
Rơle,ngược lại thì đóng Rơle.
+ Chương trình con kiểm tra trạng thái làm việc của hệ thống: So sánh giá trị
đo được và giá trị đặt, nếu sai lệch lớn hơn giá trị cho phép thì đưa ra tín
hiệu báo động.
24
Begin
Khai báo biến
xoá các bit đk
k.tra phím start
start= 0