Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

18

Theo cơng thức Hixon-Tenry thì mức độ khuấy là

I=



n



Xi =



i



n



: số mẫu thử



Xi



Xi =



∑X



: nồng độ mẫu thử lần i và được xác định

φi

φi0



nếu



1− φ i

1− φ i 0



Trong đó



nếu



φi φi0



,



φ i < φ i0



φi > φi0



là phần thể tích của cấu tử i trong mẫu thử và trong tồn bộ



thiết bị.

b. Cường độ khuấy

Người ta thường dùng một trong các đại lượng sau đây biểu thị cường độ

khuấy:

- Số vòng quay n của cánh khuấy.

- Vận tốc vòng V của đầu cánh khuấy.

- Công suất khuấy riêng: nghĩa là cơng suất chi phí để khuấy một đơn vị thể

tích

Nv =



Trong đó:



N

V



N: số vòng quay của cánh khuấy

V: vận tốc động cơ khuấy



c. Hiệu quả khuấy

Hiệu quả khuấy được xác định bằng năng lượng tiêu hao để đạt được

hiệu ứng cơng nghệ cần thiết. Thiết bị khuấy có hiệu quả cao nếu nó đạt được

yêu cầu đề ra và tốn ít năng lượng nhất và ngược lại.



19

2.3.3. Phương pháp nghiên cứu nội dung 2:

Từ kết quả quá trình nghiên cứu chỉ tiêu đánh quá trình khuấy trộn, em

đã chọn loại máy khuấy cơ khí để sử dụng cho khóa luận. Hệ thống cơ khí của

máy khuấy đã được lên kế hoạch thiết kế và thi công, để thực hiện được nội

dung là thiết kế, em sử dụng các công cụ hỗ trợ thiết kế như phần mềm thiết

kế SolidWord thiết kế cơ khí.



Hình 2.1. Thiết kế bể khuấy



20

Hình 2.2. Giá đỡ bộ điều khiển

Giá đỡ bộ điều khiển được thiết kế có dạng hình vng, chất liệu được

làm bằng gỗ, có kích thước 25x25x1,3 cm. Bên trong có khoan lỗ để đặt động

cơ khuấy và cảm biến siêu âm.

Arduino



Nguồn tổ ong



Động cơ



Relay



Cảm biến



Hình 2.3. Vị trí các linh kiện được đặt trong giá bộ điều khiển

• Tính chọn linh kiện, thiết bị:

a. Bo mạch Arduino UNO R3



Hình 2.4. Bo mạch Arduino Uno R3

Năng lượng



21

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc

cấp nguồn ngồi với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V.

Thường thì cấp nguồn bằng pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn

nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ

làm hỏng Arduino UNO.

Các chân năng lượng:

-



GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO.

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): cung cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực



dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

- IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được

đo ở chân này.

- RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương

với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.

Lưu ý:

Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra



-



cho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn

sai vị trí có thể làm hỏng board. Điều này khơng được nhà sản xuất khuyến

khích.

-



Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp

dưới 6V có thể làm hỏng board.



-



Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi

điều khiển ATmega328.



-



Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của

Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.



-



Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino

UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển.



-



Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của

Arduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu khơng

dùng để truyền nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.



22



23

Bảng 2.1. Thơng số cơ bản cuả Arduino Uno

Vi điều khiển

Điện áp hoạt động

Tần số hoạt động



ATmega328 họ 8bit

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

16 MHz



Dòng tiêu thụ

Điện áp vào khuyên dùng

Điện áp vào giới hạn

Số chân Digital I/O

Số chân Analog



khoảng 30mA

7-12V DC

6-20V DC

14 (6 chân hardware PWM)

6 (độ phân giải 10bit)



Dòng tối đa trên mỗi chân 30 mA

I/O

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi

bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

Vi điều khiển

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,

ATmega168, ATmega328.



Hình 2.5. Vi điều khiển Atmega dạng chân dán và dạng chân cắm

Vi điều khiển AVR do hãng Atmel sản xuất được giới thiệu lần đầu năm

1996. Vi điều khiển Atmega AVR có cơng suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp,



24

cấu trúc RISC tiến với 130 lệnh với chu kỳ thực hiện đơn xung lớn nhất, 32

thanh ghi đa mục đích 8 bít, 16 MIPS tại tần số đặt 16 MHz, bộ nhân 2 chu kỳ

On-chip, Power-on Reset và Brown-out Detection có thể lập trình, bộ dao

động RC bên trong có thể lập trình các mức, 5 Mode ngủ (Idle, ADC Noise

Reduction, Power-save, Power-down và Standby), có khả năng Reset khi bật

nguồn, khả năng dò lỗi Brown out lập trình được, có nguồn ngắt trong và ngắt

ngồi.

Thơng số kỹ thuật:

- Thuộc dòng AVR® ATmega

- Vi điều khiển: 8-Bit

- Tốc độ tối đa: 16MHz

- Giao tiếp: I²C, SPI, UART/6 USART

- Ngoại vi: Brown-out Detect/Reset, POR, PWM, WDT

- Số chân vào/ra: 23

- Bộ nhớ chương trình: 32KB

- EEPROM: 512 x 8

- RAM Size 1K x 8

- Nguồn: (Vcc/Vdd) 2.7 V ~ 5.5 V

- Chức nắng analog to digital: A/D 8x10b

- Có thạch anh nội. 1-8Mhz

- Operating Temperature -40°C ~ 85°C

- Dạng đế cấm: 28-DIP

Bộ nhớ

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: 8K byte

Flash trên chíp có thể lập trình với các khả năng đọc trong khi ghi (ReadWhile-Write), 512 byte EEPROM, 1K byte SRAM, 23 đường vào ra đa mục

đích, 32 thanh ghi đa mục đích, 3 Timer/Counter rất linh hoạt với các

compare mode, các ngắt trong và ngắt ngoài, một bộ USART nối tiếp có thể

lập trình được, ghép nối nối tiếp 2 dây định hướng byte, 6 kênh ADC( 8 kênh



25

với loại TQFP và MLF packages) trong đó 4 (hoặc 6) kênh có độ chính xác

10-bit và 2 kênh có độ chính xác 8-bit, Watchdog Timer có thể lập trình được

với bộ dao động bên trong, một cổng nối tiếp SPI và 5 mode tiết kiệm năng

lượng có thể lựa chọn mềm.

Idle mode dừng CPU trong khi vẫn cho phép SRAM, Timer/Counters,

cổng SPI, và hệ thống ngắt tiếp tục chức năng của chúng.

Power- down mode tiết kiệm nội dung thanh ghi, nhưng hạn định bộ

dao động, không cho phép tất cả các chức năng khác của chíp được hoạt động

cho đến khi ngắt tiếp theo hoặc Reset phần cứng xuất hiện.

Trong Power-save mode, timer không đồng bộ tiếp tục chạy, cho phép

sử dụng để duy trì thời gian nền, trong khi các phần còn lại của thiết bị được

ngủ.

ADC Noise Reduction mode dừng CPU và tất các module I/O ngoại trừ

timer khơng đồng bộ và ADC để tối thiểu hóa nhiễu mạch trong suốt quá trình

ADC trong chuyển đổi.

Trong Standby mode, bộ dao động thạch anh/ resonator được phép chạy

trong khi các phần còn lại của thiết bị được ngủ. Điều này cho phép start-up

rất nhanh cùng với hiệu quả tiêu thụ ít năng lượng.

Thiết bị được sản suất áp dụng cơng nghệ tích hợp bộ nhớ non-volatile

cao của Atmel. Bộ nhớ chương trình Flash này có thể lập trình thơng qua ghép

nối tiếp SPI bằng chương trình lập trình bộ nhớ non- volatile riêng, hoặc bằng

một chương trình boot on- chip, chạy trong AVR core. Chương trình boot có

thể sử dụng bất kỳ một ghép nối nào để download chương trình ứng dụng

trong bộ nhớ Flash. Phần mềm trong Boot Flash sẽ tiếp tục chạy trong khi các

phần sử dụng Flash vẫn được update, hỗ trợ cho hoạt động đọc trong khi ghi

(Read- While-Write).

Bằng việc kết hợp với một CPU 8-bit RISC với bộ nhớ Flash tự lập

trình trong hệ thống trên một chíp, Atmel ATmega8 là một vi điều khiển cực



26

mạnh, thỏa mãn yêu cầu về một bộ vi điều khiển với độ linh hoạt cao và đem

lại lợi nhuận lớn với rất nhiều các ứng dụng điều khiển tác động nhanh.

Các cổng vào/ra



Hình 2.6. Chức năng các chân cuả Arduino Uno R3

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu.

Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân

là 40mA.

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

-



2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và

nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với

thiết bị khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm



27

na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn

không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết.

-



Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM

với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm

analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra

ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những

chân khác.



-



Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi

các chức năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng

giao thức SPI với các thiết bị khác.



-



LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi

bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với

chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu

10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với

chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng

các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể

dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân

giải vẫn là 10bit.

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao

tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

Lập trình cho Arduino

Mơi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng

cross-platform (nền tảng) được viết bằng Java, và từ IDE này sẽ được sử dụng

cho Ngôn ngữ lập trình xử lý (Processing programming language) và project

Wiring. Nó được thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với lĩnh

vực phát triển phần mềm. Các chương trình Arduino được viết bằng C hoặc

C++. Arduino IDE đi kèm với một thư viện phần mềm được gọi là "Wiring",



28

từ project Wiring gốc, có thể giúp các thao tác input/output được dễ dàng hơn.

Vì nền tảng của Arduino là các vi điều khiển của Atmel, cho nên môi trường

phát triển của Atmel, AVR Studio hoặc các phiên bản Atmel Studio mới hơn,

cũng có thể được sử dụng để làm phần mềm phát triển cho Arduino. Để lập

trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự

án này đã cũng cấp đến cho người dùng một mơi trường lập trình Arduino

được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment).

Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino



Hình 2.7. Giao diện phần mềm Arduino IDE

Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại

nhiều lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở

phần mềm. Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình

Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỹ

thuật. Và quan trọng là số lượng thư viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi

cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn.

Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Mơi trường

lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện này là

Windows, Linux và Macintosh OSX. Do tính chất nguồn mở nên mơi trường

lập trình này hồn tồn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người có kinh

nghiệm.

Khi ta bấm chạy chương trình Arduino IDE để lập trình thì ta thu được

phần hiển thị như hình vẽ ở trên. Arduino IDE được chia làm 3 phần chính.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×