Điều khiển quạt tản nhiệt bằng 8051

Video đầu ra

Quạt DC điều khiển nhiệt độ mạch 1 sử dụng 8051

Sơ đồ mạch

Nguyên tắc

Dự án hoạt động theo nguyên tắc Chuyển đổi tương tự sang số. Dữ liệu tương tự từ cảm biến nhiệt độ LM35 được cung cấp cho bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số ADC0804.

Đầu ra tương tự của cảm biến nhiệt độ sẽ thay đổi ở mức 10mV mỗi độ C.

ADC0804 là một ADC 8 bit. Đối với điện áp tham chiếu là 5V, chúng tôi sẽ nhận được độ phân giải 5V / 28 = 20mV. Điều đó có nghĩa, đây là thay đổi tối thiểu trong giá trị tương tự từ cảm biến mà IC ADC có thể nhận ra.

Theo sự thay đổi của nhiệt độ, đầu ra của ADC được tạo ra. Đầu ra kỹ thuật số của ADC được trao cho Vi điều khiển để tính toán nhiệt độ và điều khiển quạt phù hợp.

Các thành phần

Phần vi điều khiển

• Vi điều khiển AT89C51
• Ban lập trình AT89C51
• Tinh thể thạch anh 11.0592 MHz
• Tụ gốm 33pF
• Điện trở 2 x 10KΩ
• Tụ điện 10FFF
• Nút nhấn
• Màn hình LCD 16 X 2
• TIỀN 10KΩ

Phần cảm biến nhiệt độ

• LM35
• ADC0804
• Điện trở 10KΩ
• Tụ gốm 150pF
• Gói điện trở 1KΩ x 8

Phần tải

• Transitor 2N2222 NPN
• Điốt 1N4007
• Rơle 12V
• Điện trở 1KΩ
• Quạt

Cấu hình ADC0804 cho Dự án này

Cấu hình của ADC0804 được giải thích ở đây. Đầu tiên, chúng ta cần kết nối nguồn điện được điều chỉnh 5V với chân Vcc (Chân 20). Sau đó, kết nối các chân nối đất tương tự và kỹ thuật số (Chân 8 và 10) với GND.

Để sử dụng đồng hồ bên trong, chúng ta cần kết nối điện trở 10KΩ giữa CLK IN (Chân 4 và CLK R (Chân 19) và sau đó, kết nối nắp 150pF giữa các chân 4 và GND để hoàn thành mạch dao động.

Chân CS (Chân 1) được kết nối với GND để kích hoạt ADC.

Để đọc dữ liệu từ ADC liên tục bằng vi điều khiển, chúng ta cần kết nối chân RD (Chân 2) với GND.

Để ADC liên tục đọc dữ liệu tương tự từ cảm biến, chúng ta cần rút ngắn chân Ghi (Chân 3) bằng chân Ngắt (Chân 5).

Đầu ra tương tự của cảm biến (LM35) được kết nối với Vin + (Chân 6) của ADC. Chân đầu vào tương tự âm tức là Vin- của ADC được kết nối với GND.

Dữ liệu kỹ thuật số được chuyển đổi là dữ liệu 8 bit sẽ có sẵn tại DB0 đến DB7 (Chân 18 đến 11).

Thiết kế mạch

Các thành phần chính của dự án là Vi điều khiển 8051, Màn hình LCD 16 × 2, Cảm biến nhiệt độ LM35, ADC0804, Rơle và Quạt.

Các kết nối cơ bản liên quan đến vi điều khiển bao gồm đồng hồ, thiết lập lại và EA. Đồng hồ bao gồm một tinh thể 11,0592 MHz và hai tụ 33pF. Mạch thiết lập lại bao gồm một tụ 10 10FF, điện trở 10KΩ và một nút ấn. Chân EA được kéo lên cao với điện trở 10KΩ.

Bây giờ chúng ta sẽ thấy các kết nối liên quan đến các thành phần khác.

Đối với màn hình LCD, một nồi 10KΩ được kết nối với pin điều chỉnh độ tương phản. Ba chân điều khiển của LCD được kết nối với các chân P3.6, GND và P3.7.

8 chân dữ liệu của LCD được kết nối với PORT1 của vi điều khiển.

Các kết nối cơ bản liên quan đến ADC được giải thích trong cấu hình của nó. 8 đầu ra kỹ thuật số của ADC phải được kết nối với PORT 2 của vi điều khiển.

Thành phần tiếp theo chúng ta sẽ kết nối là LM35. Kết nối chân dữ liệu của LM35 với chân đầu vào tương tự, tức là Chân 6 của ADC.

Cuối cùng, chúng ta cần kết nối mạch Rơle bao gồm điện trở, bóng bán dẫn và rơle với PORT0 của vi điều khiển với PORT 0 được kéo ra bên ngoài.

Kết nối đầu vào của rơle tức là cơ sở của bóng bán dẫn với chân P0.0 của vi điều khiển.

Đang làm việc

Mục đích của dự án này là thiết kế quạt điều khiển nhiệt độ bằng vi điều khiển 8051, trong đó quạt được tự động BẬT hoặc TẮT theo nhiệt độ. Công việc của dự án được giải thích ở đây.

Trong mạch này, cảm biến nhiệt độ LM35 sẽ cho đầu ra analog liên tục tương ứng với nhiệt độ được cảm nhận bởi nó. Tín hiệu tương tự này được trao cho ADC, giúp chuyển đổi các giá trị tương tự thành giá trị số.

Đầu ra kỹ thuật số của ADC tương đương với điện áp tương tự được cảm nhận.

Để có được nhiệt độ từ điện áp analog cảm biến, chúng ta cần thực hiện một số tính toán trong lập trình cho vi điều khiển.

Sau khi các tính toán được thực hiện bởi vi điều khiển theo logic, nhiệt độ được hiển thị trên màn hình LCD. Như thế này, vi điều khiển sẽ liên tục theo dõi nhiệt độ.

Nếu nhiệt độ vượt quá 50 độ C (theo mã), vi điều khiển sẽ bật rơle để khởi động quạt. Nếu nhiệt độ xuống dưới 40 độ C (theo mã).

TẢI XUỐNG MÃ DỰ ÁN

Mạch DC điều khiển nhiệt độ 2 mạch sử dụng ATmega8

Sơ đồ mạch 

Quạt điều khiển nhiệt độ DC sử dụng Sơ đồ mạch vi điều khiển ATmega8

Nguyên lý mạch

Nguyên lý chính của mạch là bật quạt kết nối với động cơ DC khi nhiệt độ lớn hơn giá trị ngưỡng.

Bộ vi điều khiển liên tục đọc nhiệt độ từ môi trường xung quanh. Cảm biến nhiệt độ hoạt động như một đầu dò và chuyển đổi nhiệt độ cảm nhận thành giá trị điện. Đây là giá trị tương tự được áp dụng cho chân ADC của vi điều khiển.

Bộ vi điều khiển ATmega8 có sáu kênh ADC đa kênh với độ phân giải 10 bit. Giá trị tương tự được áp dụng cho một trong các chân ADC đầu vào. Do đó, chuyển đổi xảy ra trong nội bộ bằng cách sử dụng phương pháp xấp xỉ liên tiếp.

Để chuyển đổi ADC, các thanh ghi nội bộ nên được khai báo. Chân ADC xuất ra một giá trị kỹ thuật số. Điều này được so sánh với giá trị ngưỡng bởi bộ điều khiển sẽ chuyển quạt nếu giá trị lớn hơn ngưỡng.

Các thành phần

• Atmega8
• L293D
• Lm35
• Động cơ DC

Mô tả thành phần

LM35

LM35 là một cảm biến mạch tích hợp có thể được sử dụng để đo nhiệt độ. Điện áp đầu ra của cảm biến này tỷ lệ thuận với nhiệt độ trong độ C. Điện áp đầu ra của LM35 sẽ thay đổi với tốc độ 10mV trên mỗi độ Celsius.

Thông thường, phạm vi của cảm biến nhiệt độ LM35 là từ -55 độ C đến +150 độ C. Để đo toàn bộ phạm vi nhiệt độ này, từ phạm vi âm đến phạm vi dương, chúng ta cần kết nối một điện trở bên ngoài giữa pin dữ liệu và âm cung cấp Vcc.

Dù sao đi nữa, chúng tôi sẽ không xem xét phạm vi nhiệt độ âm trong dự án này. Vì vậy, trong điều kiện hoạt động bình thường, chúng ta có thể đo nhiệt độ trong khoảng từ +2 độ C đến +150 độ C.

ADC

Tất cả các tham số của tự nhiên là tương tự, hầu hết các dữ liệu trong thế giới thực được đặc trưng bởi các tín hiệu tương tự. Ví dụ, nếu nhiệt độ của phòng được đo.

Nhiệt độ phòng thay đổi theo thời gian liên tục. Tín hiệu đo này, liên tục thay đổi theo thời gian từ 1 giây, 1.1 giây, 1.2 giây và vv được gọi là tín hiệu Analog.

Để xử lý dữ liệu trong thế giới thực bằng bộ vi xử lý hoặc vi điều khiển, chúng ta cần chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số để bộ xử lý hoặc bộ điều khiển có thể đọc, hiểu và thao tác dữ liệu.

Atmega8 có bộ chuyển đổi Analog sang kỹ thuật số nội bộ.

Khai báo các thanh ghi ADC nội bộ

1. Bộ vi điều khiển ATmega8 bên trong có ba thanh ghi là ADMUX, ADCSRA, thanh ghi dữ liệu ADC. Bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số có độ phân giải 10 bit.
2. Ban đầu, chọn điện áp tham chiếu đến ADC bằng thanh ghi ADCMUX.
3. Chọn giá trị REFS0 và REFS1 trong thanh ghi ADMUX để đặt điện áp tham chiếu.
4. Bây giờ chọn kênh ADC sử dụng các bit MUX0-MUX3 trong thanh ghi ADMUX. Bảng dưới đây cho thấy giá trị nhị phân được đặt trong các bit MUX0-MUX3 để chọn kênh.
5. Nếu cảm biến được kết nối với kênh ADC0 với AVCC với tụ điện ngoài ở chân ISF, thì giá trị nhị phân được gán cho thanh ghi ADMUX là ADMUX = 0b01000000.
6. Bây giờ, chọn giá trị vô hướng trước bằng các bit ADPS0, ADPS1 và ADPS2 của thanh ghi ADCSRA và cũng cho phép ADC sử dụng bit ADEN trong thanh ghi ADSCRA.
7. Các bit sau quyết định hệ số phân chia giữa tần số XTAL và xung nhịp đầu vào của ADC:
8. Bây giờ kích hoạt bit chuyển đổi bắt đầu là ADCSC trong thanh ghi ADCSRA.
9. Sau khi chuyển đổi giá trị, một bit ngắt được kích hoạt bởi phần cứng
10. Đợi cho đến khi bit ngắt ADIF được đặt thành 1.

Kết quả được lưu trữ trong hai thanh ghi dữ liệu của ADC đó là ADCL và ADCH. Bây giờ đọc giá trị kỹ thuật số từ các thanh ghi này

Thiết kế mạch quạt điều khiển nhiệt độ

Mạch chủ yếu bao gồm vi điều khiển ATmega8, cảm biến nhiệt độ, động cơ DC, IC điều khiển. Cảm biến nhiệt độ được kết nối với đầu vào của chân ADC tức là chân ADC0 của vi điều khiển.

Cảm biến nhiệt độ có ba chân đầu vào, VCC, mặt đất. Giữa một là đầu ra và hai chân còn lại là mặt đất và VCC. VREF và AVCC cho ADC được áp dụng bên ngoài cho vi điều khiển. Chân 20 và 21 là chân ISF và AVCC được kết nối với điện áp cung cấp 5v.

Cổng B của vi điều khiển được kết nối với các động cơ thông qua IC điều khiển động cơ tức là L293D. Các chân đầu vào của trình điều khiển động cơ được kết nối với vi điều khiển. PB0 và PB1 được kết nối với đầu vào 3 và đầu vào 4 của IC điều khiển động cơ.

Các chân PB2 và PB3 được kết nối với đầu vào1 và đầu vào2 của IC điều khiển động cơ. Chân đầu ra được kết nối với động cơ. Vì động cơ có hai chân, chúng được kết nối với các chân đầu ra của IC điều khiển.

Điều khiển nhiệt độ động cơ DC - Video mô phỏng mạch

Làm thế nào điều khiển nhiệt độ mạch DC quạt sử dụng vi điều khiển hoạt động ?

1. Ban đầu chuyển đổi nguồn điện.
2. Vi điều khiển bắt đầu đọc nhiệt độ của môi trường xung quanh.
3. Giá trị tương tự của nhiệt độ được đưa ra bởi cảm biến nhiệt độ.
4. Giá trị tương tự này được áp dụng cho chân chuyển đổi tương tự sang số của bộ điều khiển vi mô.
5. Giá trị tương tự này được vi điều khiển chuyển đổi thành giá trị kỹ thuật số bằng phương pháp xấp xỉ liên tiếp trong nội bộ.
6. Khi nhiệt độ lớn hơn giá trị ngưỡng, vi điều khiển sẽ gửi lệnh đến bộ điều khiển để chuyển động cơ.
7. Do đó quạt bắt đầu quay.

Video đầu ra dự án động cơ DC điều khiển nhiệt độ

Các ứng dụng

• Quạt DC được điều khiển nhiệt độ có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của các thiết bị, phòng, linh kiện điện tử, vv bằng cách theo dõi nhiệt độ.
• Có thể được mở rộng đến đầu ra dựa trên PWM, trong đó tốc độ của quạt có thể thay đổi theo chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu PWM.
• Mạch có thể được sử dụng trong CPU để giảm nhiệt.