هدف:

هدف طراحی سیستم نمایش دما و همچنین کنترل دما است. سیستمی که طراحی شده ، دارای یک سخت افزار است که روی آن سنسور برای اندازه گیری دما و دو عدد رله برای برای روشن و خاموش کردن  تهویه تعبیه شده است. همچنین برای ارتباط با کامپیوتر باید از یک عدد آیسی مبدل سریال به USB استفاده شده است. برای نمایش وضعیت رله ها و همچنین دما، روی خود سخت افزار نیز نمایشگری طراحی شده است و همه این قسمتها توسط میکروکنترلر کنترل میشود. قسمت دوم نرم افزار کامپیوتری می باشد که با زبان برنامه نویسی گرافیکی و با برنامه LabVIEW نوشته شده است. در قسمت نرم افزار کامپیوتری دما از پورت سریال دریافت و پردازش میشود. و در نهایت در یک فایل هر چند ثانیه یکبار ذخیره میشود. برای کنترل دما از کنترلر باند مرده استفاده شده است.

برای طراحی ابتدا به یک سنسور نیاز داریم برای مثال LM35 را می توان همانند دیگر سنسورهای دمایی مدار مجتمع با آسانی به کار برد. آن را میتوان به سطح چسباند یا محکم کرد. با فرض اینکه درجه حرارت محیط تقریباً برابر درجه حرارت سطح باشد.

مشخصات این سنسور دما :

خروجی: 10 میلی ولت به ازای هر درجه سانتی گراد

رنج اندازه گیری دما: 50 – تا 150 درجه

اندازه گیری دما بر حسب : درجه سانتی گراد

دقت اندازه گیری: 0.5درجه

رنج ولتاژ کاری: 4 تا 30 ولت

جریان مصرفی: 60 میکرو آمپر

و همچنین از یک میکروکنترلر AVR به عنوان پردازنده استفاده شده است. چون اکثر میکروکنترلرهای AVR دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میباشند، از مبدل خود میکروکنترلر برای تبدیل خروجی ولتاژ سنسور به مقدار عددی استفاده شده است.

نصب سنسور دمای LM35 به میکروکنترلر

برای شروع سنسور LM35 را به میکروکنترلر وصل می کنیم برای اینکار یکی از هشت کانال ADC موجود بر روی میکروکنترلر یکی را انتخاب و خروجی سنسور مستقیم وصل میشود.

تغذیه مبدل آنالوگ به دیجیتال میکروکنترلر و همچنین تغذیه خود میکروکنترلر باید وصل باشند برای جلوگیری از نویز گرفتن  ADC  میکروکنترلر از یک سلف 13 میکرهانری و یک خازن 133 نانوفاراد استفاده شده است. حال مبدل USB به پورت سریال به میکروکنترلر وصل میشود.

دو عدد رله یکی برای هیتر برقی و دیگری برای فن یا تهویه برقی میباشد. در این سیستم از رلههای میلون استفاده شده است. بوبین این رلهها با 3 ولت تحریک میشود. دیود به عنوان هرزگرد انتخاب شده است. ترانزیستورها هم برای تأمین جریان بوبین رله بصورت سوئیج استفاده شده اند . همچنین یک LCD  برای نمایش به میکروکنترلر وصل می شود.

طراحی سیستم مانیتورینگ دما

برای نمایش دما روی کامپیوتر به سه قسمت نیاز داریم قسمت اول سخت افزار هست که داری حسگر و مبدل هست و بعد از حس دما روی برد میکروکنترلری تعبیه شده است که وظیفه آن خواندن مقدار سنسور و ارسال آن به کامپیوتر میباشد برای ارسال دادهها به کامپیوتر به مدار اینترفیس نیاز هست و در آخر داده های دریافتی توسط پورت کامپیوتر باید نمایش داده شوند که برای اینکار از نرم افزار لب ویو که یک محیط برنامه نویسی گرافیکی و پیشرفته است استفاده میشود.

دیاگرام کلی طراحی

آیسی مبدل USB به سریال

برای قسمت اینترفیس از پورت سخت افزاری USB کامپیوتر استفاده شده است.

برای برنامه نویسی بصورت مجازی در هر دو طرف از پورت کام استفاده شده است.

بطور ساده از یک مبدل USB به COM استفاده میشود. برای اینکار از آی سی مبدل استفاده می شود.

حال نوبت به برنامه نویسی می رسد که برای اینکار از نرم افزار لب ویو استفاده میشود.

البته باید یک بسته نرم افزاری دیگر که حاوی کتابخانه های ارتباط سخت افزاری لب ویو میباشد نیز وجود داشته باشد.

در این مرحله اول نرم افزار لب ویو نصب و بعد از آن VISA نصب می شود.

 

برای شبیه سازی از نرم افزار پروتیوس استفاده میشود و قطعات میکروکنترلر AVR و LM35 را که قطعات اصلی پروژه هستند به محیط کار آورده میشوند و برای شبیه سازی ارسال اطالعات از ترمینال مجازی استفاده میشود.

برسی نتایج

نتیجه نهایی پروژه یک کنترل کننده دمای محیط با کامپیوتر میباشد. در این طراحی، دما توسط سنسور دما اندازه گیری و بعد با مبدل آنالوگ به دیجتال میکروکنترلر دما بصورت ولتاژ دریافت و با تابع تبدیل به مقدار درجه سانتی گراد تبدیل میشود و بعد در نمایشگر روی پروژه نمایش و همچنین به کامپیوتر ارسال میشود. در کامپیوتر دما دریافت و اگر حالت اتوماتیک فعال باشد با بازههای حداقل و حداکثر مقایسه میشود. از روی مقایسه انجام شده سیگنال کنترلی رله ها تولید و به سمت میکروکنترلر ارسال میشود. همچنین در LabVIW عمل نمایش دما و ذخیره سازی در یک فایل متنی نیز انجام میشود.

برنامه LabVIEW

در شکل زیر عکسی از خروجی نهایی نرم افزار کامپیوتر مشاهده میشود.

برنامه نهایی لب ویو

 

برنامه نویسی لب ویو

فرمت بندی اطالعات پورت سریال

فرمت بندی پورت سریال بصورت شکل زیر میباشد. وضعیت کلیدها، نوشته را با فرمتی که اول با RL شروع میشود و با E2ND به پایان میرسد. و این قالب هر 333 میلی ثانیه یکبار به میکروکنترلر ارسال میشود.

فرمت بندی اطلاعات

قسمت ارتباط با سریال و نمایش دمای دریافت شده

بلوک های پورت سیگنال

برنامه حالت دستی و اتوماتیک

در این قسمت گیتهای منطقی حالت اتوماتیک و دستی انخاب میشود . در صورت روشن بودن یکی از حالتها حالت دیگر غیر فعال میشود.

همچنین مقادیر حداکثر و حداقل از کاربر دریافت و با مقدار سنسور مقایسه میشود.

قسمت کنترل کننده

قسمت ورودی تکست برای نمایش روی LCD

قسمت ورودی تکست و مقایسه رشته برای اینکه بزرگتر از 16 کاراکتر نشود اگر بزگتر از 16 کاراکتر شود LED متناظر روی LabVIEW قرمز میشود.

نوشته برای نمایش روی نرم افزار

ذخیره سازی اطلاعات در یک فایل متنی

قسمت ذخیره سازی اطلاعات ت در یک فایل متنی بصورت یک تایمر که هر 3 ثانیه یکبار اجازه اجرای بلوک زیر را میدهد و برنامه ، اطلاعات را در یک فایل متنی ذخیره میکند.

ذخیره دما و تاریخ در یک فایل متنی

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.