Đồ án Giám sát và điều khiển thiết bị sử dụng Kit Mydaq (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Giám sát và điều khiển thiết bị sử dụng Kit Mydaq (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ SỬ DỤNG KIT MYDAQ GVHD: ThS.NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: ĐẶNG XUÂN VƯƠNG MSSV: 11119206 SVTH: BÙI QUỐC TÍN MSSV: 10119129 S K L 0 0 4 1 6 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ SỬ DỤNG KIT MYDAQ SVTH : ĐẶNG XUÂN VƯƠNG MSSV: 11119206 BÙI QUỐC TÍN MSSV: 10119129 Khóa : 2011 – 2015 Ngành : Công nghệ kỹ thuật máy tính GVHD: ThS.NGUYỄN NGÔ LÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên : Đặng Xuân Vương MSSV: 11119206 Bùi Quốc Tín MSSV: 10119129 Ngành : Công nghệ kỹ thuật máy tính Lớp : 11119CL2 Tên đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ SỬ DỤNG KIT MYDAQ Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: i
4. 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii
5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên : Đặng Xuân Vương MSSV: 11119206 Bùi Quốc Tín MSSV: 10119129 Ngành : Công nghệ kỹ thuật máy tính Lớp : 11119CL2 Tên đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ SỬ DỤNG KIT MYDAQ Họ và tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 3. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 4. Ưu điểm: iii
6. 3. Khuyết điểm: 7. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 8. Đánh giá loại: 9. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iv
7. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, được sự quan tâm và giúp đỡ tận tình của quý thầy (cô), ban giám hiệu nhà trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh người thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô ban giám hiệu, quý thầy cô khoa Điện - Điện tử, khoa Chất Lượng Cao và đặc biệt là thầy cô bộ môn Điện Tử Viễn thông, thầy cố vấn lớp đã dậy bảo tận tình và giúp đỡ người thực hiện đề tài trong suốt quá trình học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh. Đặc Biệt nhóm sinh viên thực hiện đề tài xin được phép chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn đồ án ThS.Nguyễn Ngô Lâm đã định hướng và trao đổi những kinh nghiệm quý báu để nhóm thực hiện đề tài hoàn thành những nội dung trong đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, cũng như tạo những điều kiện thuận lợi nhất từ cơ sở vật chất nghiên cứu và những góp ý quý báu cho nhóm để nhóm thực hiện đề tài có thể thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này. Nhóm thực hiện đề tài cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy(cô) trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh nói chung và thầy(cô) khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã tận tình truyền đạt những kiến thức nền tảng để từ đó nhóm thực hiện đề tài. Cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, các bạn sinh viên trong lớp đã trao đổi, góp ý tạo điều kiện thuận lợi về mặt vật chất và tinh thần để nhóm sinh viên thực hiện đề tài hoàn thành một cách tốt đẹp nhất. Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng do kiến thức cũng như khả năng bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những sai phạm, thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn từ hội đồng bảo vệ, quý thầy cô và các bạn sinh viên. Nhóm thực hiện đề tài Đặng Xuân Vương Bùi Quốc Tín vi
8. TÓM TẮT Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước luôn phát triển không ngừng, nền khoa học kĩ thuật của nước ta cần phải bắt kịp xu hướng chung của thế giới nếu không muốn bị tụt hậu. Các thiết bị công nghệ điện tử luôn đổi mới và phát triểnhiện nay đa số kit đều lập trình trên ngôn ngữ truyền thống là các “kí tự” như C, Python có thể kể tên một số kit sử dụng ngôn ngữ truyền thống đó là Arduino, Raspberry Pi, Xbee Và sau khi thảo luận, nhóm thực hiện đề tài đã quyết định thực hiện nghiên cứu về kit myDAQ của hãng Nation Instruments, đây là kit khá mới và chưa có nhiều đề tài thực hiện nghiên cứu về kit. Đề tài mà nhóm quyết định thực hiện đó là: “Ứng dụng LabVIEW và kit myDAQ vào mô giám sát và điều khiển thiết bị”.Tuy đề tài theo dõi và điều khiển thiết bị không phải là quá mới, đã được nhiều nhóm đề tài thực hiện, nhưng với kit myDAQ thì khá mới và nhóm thực hiện đề tài hy vọng sẽ là tiên phong trong việc sử dụng kit myDAQ để thực hiện đề tài này. Một trong những điểm mới của đề tài này đó là lập trình bằng phần mềm LabVIEW, không phải lập trình bằng ngôn ngữ truyền thống nữa mà lập trình bằng ngôn ngữ “hình ảnh”, có tính tư duy, trừu tượng hơn. Đề tài này được nhóm thực hiện đề tài dựa trên sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Ngô Lâm, cũng như sự hỗ trợ về thiết bị của nhà trường, của công ty Nation Instruments, qua tìm hiểu trên mạng, thông tin datasheet của một số linh kiện điện tử song do kiến thức có hạn, kinh nghiệm còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài còn nhiều thiếu sót. Nhóm thực hiện đề tài rất mong nhận được sự góp ý của hội đồng bảo vệ, thầy cô, và các bạn sinh viên để có thể nâng cao chất lượng của đồ án. vii
9. ABSTRACT During the technology is always progressive, scientific and technological background of our country also needs to catch up with the trend of the world pass them. The circuit, electronic devices innovates, develops, now majority kit are programming language is the "characters" like C, C ++, could name some kit uses language TV That system is Arduino, Nexys And after discussion, to implement the project team has decided to carry out research on its myDAQ kit Nation Instruments, this is quite new kit and do not have many topics to conduct research on kit . The theme that the team decided to do is: "Using LabVIEW and the model kit myDAQ monitoring and control equipment." Still riding theme is not so new, many groups have been the subject of implementation, but with myDAQ kit is pretty new and in the new location of the subject that is programmed with the LabVIEW software, not the programmer their traditional language programming language that "image", taking their thinking, more abstract. Group to implement the project hopes to be a pioneer in using myDAQ kit to perform the subject. This topic is heading to implement the project based on the dedicated guidance of Nguyen Ngo Lam, as well as the support of the school's facilities, corporate Nation Instruments, through searching the internet, information datasheet some electronic components, but due to limited knowledge, limited experience in the process to implement the project was flawed. Group to implement the project hopes to receive input from the defense committee, the teachers in order to improve the quality of projects. viii
10. MỤC LỤC PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN vi TÓM TẮT vii ABSTRACT viii MỤC LỤC ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xii DANH MỤC CÁC BẢNG xiii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2 1.1 Tình hình nghiên cứu. 2 1.1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu ngoài nước hiện nay. 2 1.1.2. Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong nước hiện nay. 2 1.1.3. Ứng dụng. 3 1.2. Tính cấp thiết của đề tài. 3 1.3. Mục tiêu nghiên cứu. 3 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu. 4 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 4 1.6. Phương pháp nghiên cứu. 4 1.7. Bố cục đồ án 5 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1. Kit Nation Instruments myDAQ chuẩn USB. 6 2.1.1. Giới thiệu. 6 2.1.2. Ưu điểm 6 2.1.3. Thông số kỹ thuật. 9 2.2. Phần mềm LabVIEW. 12 2.2.1. Giới thiệu. 12 2.2.2. ứng dụng của LabVIEW 12 2.2.3. Môi trường phá triển LabVIEW. 13 2.2.4. Các tín hiệu đo được với LabVIEW. 14 ix
11. 2.2.5. Phân tích. 14 2.2.6. Hiển thị. 14 2.2.7. Điều khiển. 15 2.2.8. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi 15 2.2.9. Những khái niệm cơ bản. 16 2.2.10. Cách sử dụng phần mềm LabVIEW. 20 2.3. Các Module cảm biến. 25 2.3.1. Module cảm biến nhiệt độ. 25 2.3.2. Module cảm biến ánh sáng. 26 2.3.3. Module cảm biến độ ẩm. 28 2.3.4. Cảm biến hồng ngoại. 30 2.3.5. Cảm biến khí gas. 31 2.3.6. Module cảm ứng dòng điện. 33 2.4. Lựa chọn linh kiện điều khiển thiết bị và IC phân kênh tín hiệu. 35 2.4.1. Mạch khuếch đại dòng điều khiển thiết bị. 35 2.4.2. IC dồn kênh và phân kênh. 36 2.4.3. Tìm hiểu về IC phân kênh và dồn kênh 4052. 37 2.5. Tổng quan về mạng LAN , xây dựng hệ thống mạng LAN giám sát và điều khiển thiết bị trên mạng LAN, mạng không dây wifi. 38 2.5.1. giới thiệu. 38 2.5.2. Họ giao thức TCP/IP 40 2.5.3. Kiến trúc TCP/IP 42 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG. 44 3.1. Yêu cầu hệ thống. 44 3.2. Thiết kế phần cứng. 45 3.2.1. Yêu cầu phần cứng của hệ thống. 45 3.2.2. Sơ đồ khối của phần cứng, chức năng và hoạt động phân cứng. 45 3.2.3. Thiết kế từng khối của hệ thống phần cứng 47 3.2.4. Sơ đồ mạch chi tiết của phần cứng của hệ thống. 56 3.3. Thiết kế giao diện trên máy tính. 58 3.3.1. Yêu cầu giao diện trên máy tính. 58 3.3.2. Các phương án lựa chọn và công cụ thực hiện. 60 3.3.3. Lưu đồ hoạt động. 61 x
12. CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 65 4.1. Kết quả. 65 4.1.1. Phần cứng. 65 4.1.2. Phần mềm 67 4.1.3. Kết quả thực nghiệm 67 4.1.4. Chế độ bằng tay. 67 4.1.5. Chế độ tự động. 67 4.1.6. Phân tích kết quả. 67 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG 67 5.1. Kết luận. 67 5.2. Đánh giá. 68 5.2.1. Ưu điểm. 68 5.2.2. Hạn chế. 69 5.3. Hướng phát triển. 69 PHỤ LỤC 69 Phụ lục A: Code chương trình. 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 xi
13. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ cái Cụm từ tiếng Anh Từ tiếng Việt viết tắt ADC Analog Digital Convert Chuyển đổi tín hiệu Analog Digital PIR Passive InfraRed Hồng ngoại thụ động AI Analog Input Ngõ vào tín hiệu Analog DIO Digital Input Output Ngõ vào ra tín hiệu Digital AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct curent Dòng điện một chiều IC Integrated Circuit Vi mạch LED Light Emitting Diode Diode phát sáng LabVIEW Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Ngôn ngữ lập trình Workbench LabVIEW PWM Pulse Width Modulation Điều chế xung TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol Kiểm soát truyền dẫn/ giao thức internet VI Virtual Instrumentation Thiết bị ảo xii
14. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. 1: Bản thông số đo dòng điện. 10 Bảng 2. 2: Bảng thông đo thông số điện áp 11 Bảng 2. 3: Bảng thông số đo trở kháng. 11 Bảng 2. 4: Bảng trạng thái khi IC 4052 sử dụng làm bộ dồn kênh 38 Bảng 2. 5: Bảng trạng thái khi IC 4052 sử dụng làm bộ dồn kênh 38 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. 1: Module NI myDAQ 9 Hình 2. 2: Khả năng hiển thị của phần mềm labVIEW. 14 Hình 2. 3: Khả năng giao thức với thiết bị ngoại vi 15 Hình 2. 4: Front Panel của chương trình labVIEW. 17 Hình 2. 5: Block Diagram của chương trình LabVIEW. 17 Hình 2. 6: Controls Palette 19 Hình 2. 7: Icon labVIEW 2014 20 Hình 2. 8: Cửa sổ giao diện LabVIEW khi mới khởi động 20 Hình 2. 9: Front Panel và Block Diagram 21 Hình 2. 10: Control và Indicator trên Front Panel 21 Hình 2. 11: Click Run để chạy chương trình. Error! Bookmark not defined. Hình 2. 12: lưu file 22 Hình 2. 13: Các lựa chọn khi lưu file bằng Save As 23 Hình 2. 14: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ LM35 26 Hình 2. 15: sơ đồ nguyên lý Module cảm biến ánh sáng. 27 Hình 2. 16: Sơ đồ chân IC LM393 27 Hình 2. 17: Sơ đồ nguyên lý Module cảm biến độ ẩm. 29 Hình 2. 18: Datasheet IC NE555. 29 Hình 2. 19: Module cảm biến hồng ngoại. 31 Hình 2. 20: sơ đồ chân cảm biến khí gas MQ2. 32 Hình 2. 21: Module cảm biến khí gas. 33 Hình 2. 22: Module cảm biến dòng. 33 Hình 2. 23: Datasheet IC ACS712. 34 Hình 2. 24: Mạch khuếch đại dòng. 35 Hình 2. 25: Mạch dồn kênh 4 sang 1 và bảng hoạt động. 36 Hình 2. 26: Mạch tách kênh 1 sang 4 và bảng hoạt động. 37 Hình 2. 27: Sơ đồ chân IC 4052. 37 Hình 2. 28: Mô hình tổng quát cấu trúc mạng nội bộ LAN. 39 xiii
15. Hình 2. 29: Vai trò của giao thức mạng. 40 Hình 2. 30: lớp Internet. 44 Hình 2. 31: chức năng của lớp ứng dụng. 44 Hình 3. 1: Sơ đồ khối của hệ thống 45 Hình 3. 2: Sơ đồ khối phần cứng hệ thống 46 Hình 3. 3: Cảm biến nhiệt RTD hoặc PT100 47 Hình 3. 4: Cảm biến độ ẩm DHT11 49 Hình 3. 5: Cảm biến độ ẩm HS1101 49 Hình 3. 6: Module cảm biến ánh sáng dùng Transistor 50 Hình 3. 7: Module cảm biến ánh sáng dùng IC LM393 51 Hình 3. 8: Cảm biến hồng ngoại dùng PIR 52 Hình 3. 9: Module cảm biến hồng ngoại dùng 2 LED thu phát. 52 Hình 3. 10: Module cảm biến khí gas dùng A1015 53 Hình 3. 11: Module cảm biến khí gas. 54 Hình 3. 12: Cảm ứng dòng điện. 55 Hình 3. 13: Module cảm ứng dòng điện 55 Hình 3. 14: Sơ đồ nguyên lý chi tiết kit myDAQ1 với các khối cảm biến 57 Hình 3. 15: Sơ đồ hệ thống kit myDAQ2 với các Module cảm biến 58 Hình 3. 16: Giao diện Server trên LabVIEW 59 Hình 3. 17: Giao diện ClientOne trên LabVIEW 59 Hình 3. 18: Giao diện ClientTwo trên LabVIEW 60 Hình 3. 19: Tab Contro 60 Hình 3. 20: Numeric 60 Hình 3. 21: Mô phỏng dạng sóng bằng công cụ Graph 61 Hình 3. 22: Lưu đồ hoạt động phía Server. 62 Hình 3. 23: Lưu đồ hoạt động phía Client. 63 Hình 4. 1: Mô hình theo dõi và điều khiển thiết bị trên Client1 66 Hình 4. 2: Mô hình theo dõi và điều khiển thiết bị trên Client2 66 Hình A. 1: Server mở kết nối giữa Server với Client 1 69 Hình A. 2: Server truyền chế độ cài đặt nhiệt độ đến Client1 70 Hình A. 3: Server truyền chế Setup cường độ ánh sáng xuống Client1 70 Hình A. 4: Sever cập nhập vật cản từ Client1 71 Hình A. 5: Server truyền chế độ cài đặt xuống Client1 71 Hình A. 6: Server truyền chế độ setup cường độ dòng điện xuống Client1 72 Hình A. 7: Server mở port và chờ kết nối từ Client2 72 Hình A. 8: Server truyền chế độ cài đặt nhiệt độ xuống Client2 73 Hình A. 9: Server truyền chế độ cài đặt và cập nhập độ ẩm từ Client2 73 Hình A. 10: Client1 kết nối đến Server. 74 Hình A. 11: Client1 tính toán nhiệt độ, điều khiển thiết bị cập nhập nhiệt độ lên server 74 xiv
16. Hình A. 12: Client1 tính toán cường độ sáng và cập nhập cường độ sáng lên server. 75 Hình A. 13: Client1thu thập mức logic từ cảm biến và cập nhập trạng thái lên Server. 76 Hình A. 14: Client1 tính toán nồng độ gas và cập nhập nồng độ gas lên Server 76 Hình A. 15: Client1 tính toán cường độ dòng điện của tải cập nhập giá trị dòng điện lên Server 77 Hình A. 16: Client2 kết nối đến Server 77 Hình A. 17: Client2 tính toán nhiệt độ và gửi về Server 78 Hình A. 18: Client2 tính toán độ ẩm và gửi về Server 78 Hình A. 19: Client2 điều khiển tốc độ động cơ và gửi tín hiệu mô phỏng lên Server 78 xv
17. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Chương này sẽ trình bày tổng quát về đồ án bao gồm việc lựa chọn đề tài, đưa ra các hướng giải quyết, mục tiêu nhiệm vụ và giới hạn nghiên cứu, liên hệ ý nghĩa thực tiễn và bố cục trong báo cáo. 1.1 Tình hình nghiên cứu. 1.1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu ngoài nước hiện nay. Trong những năm gần đây, các ngành kỹ thuật của các nước trong khu vực cũng như thế giới đã có những chuyển biến đột phá vô cùng mạnh. Khoa học công nghệ của thế giới thay đổi từng ngày từng giờ và tạo ra những sản phẩm ứng dụng đột phá đáp ứng nhu cầu sử dụng cho con người là vô cùng bất ngờ như:Trí tuệ nhân tạo, lưu trữ dữ liệu Big Data, Robot thay thế con người, công nghệ nano và vật liệu khoa học, Pin và công sạc không dâynghệvà độc đáo nhất và được nhân loại trong chờ nhiều nhất đó là tìm ra vật liệu giúp điện thoại không cần xạc pin. 1.1.2. Giới thiệu tình hình nghiên cứu trong nước hiện nay. Trong những năm gần đây, các ngành kỹ thuật của các nước ta đã thay đổi rõ và đang bước vào giai đoạn “phát truyển non trẻ”cùng với đó thì mức sống của con người đã nâng cao nên nhu cầu sử dụng những thiết bị thông minh và giám sát có tính chính xác cao để phục vụ cho công việc cá nhân hoặc tập thể công ty lớn nhưng chúng ta vẫn còn đang phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ hiện đại ngoài nước nên nhóm thực hiện đề tài đã quyết định lựa chọn đề tài “Giám sát và điều khiển thiết bị ” dựa trên phần mềm labVIEW và kit MyDAQ để nghiên cứu lựa chọn những phương pháp tối ưu nhất, hạn chế những yếu điểm để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất từ đó ứng dụng vào thực tế một cách linh hoạt. Như chúng ta đã biết việc quản lý dữ liệu và giám sát thiết bị là rất quan trọng trong đời sống. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều công cụ để làm việc đó với giá thành tương đối và kết quả thu được cũng rất đáng được chú ý, ở đề tài này nội dung được đưa ra là không mới với việc sử dụng các cảm biến sensor để giám sát thiết bị và dựa vào những thiết bị giám sát để điều khiển thiết bị theo từng mục đích của người sử dụng. 2
18. 1.1.3. Ứng dụng. Ứng dụng việc theo dõi các thiết bị vào ngôi nhà thông minh, có thể điều khiển công tắc bóng đèn từ xa hoặc là điều khiển bóng đèn, quạt hay bất cứ một thiết bị nào trong ngôi nhà theo chế độ setup. Ứng dụng từ việc theo dõi nhiệt độ ẩm vào nông nghiệp, vào cơ khí, vào ngân hàng và các giao dịch kinh tế như bất động sản, chứng khoán, bán hàng, nói tóm lại ứng dụng của khoa học công nghệ là rất rộng có thể coi là ngành đi đầu trong lĩnh vực hiện đại hóa toàn cầu. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài. Nghiên cứu khoa học được xác định là một trong những nội dung quan trọng, cơ bản, đóng góp một tầm quan trọng để giúp đất nước phát triển, đòi hỏi khả năng tư duy và sáng tạo nên phải có quá trình rèn luyện và nâng cấp dần để từ từ đạt được những kết quả được công nhận từ cấp độ thấp đến cao, và đề tài mà nhóm thực hiện là một trong những kiến thức nền tảng đó, tuy nội dung, tính thực tiễn của đề tài đã có nhiều người triển khai nhưng với việc sử dụng kit myDAQ và ngôn ngữ lập trình hoàn toàn mới bằng phần mềm LabVIEW nên nhóm gặp không ít khó khăn trong quá trình thực hiện, đã có lúc tưởng như không thể hoàn thành kịp tiến độ đồ án. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu. Với đề tài: “Ứng dụng LabVIEW và kit myDAQ vào mô hình giám sát và điều khiển thiết bị”, đây là đề tài bước đầu tạo cơ sở nền tảng kiến thức cơ bản để từ đó tìm tòi phát triển ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày. Sau khi hoàn thành đồ án nhóm cần đạt các mục tiêu: Biết cách lập trình phần mềm LabVIEW cho kit myDAQ, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng module mạch cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng, cảm biến khí gas, cảm biến hồng ngoại, cảm biến độ ẩm, cảm biến dòng. 3
19. Xây dựng mô hình mạng LAN, thực hiện được giao tiếp giữa thiết bị và máy tính qua mạng Wifi. Giám sát thiết bị và điều khiển thiết bị, điều khiển tốc độ động cơ nhanh chậm bằng việc sử dụng phương pháp điều chế xung PWM. Rèn luyện kĩ năng nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu. Thiết kế giao diện phần mềm giúp người sử dụng điều khiển mạch phần cứng. 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu. Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn sử dụng kit myDAQ về cấu tạo, đặc tính kỹ thuật. Tìm hiểu về phần mềm lập trình LabVIEW và cách lập trình cho kit. Các module đi kèm với kit: cảm biến hồng ngoại, cảm biến ánh sáng, cảm biến khí gas, cảm biến lưu lượng dòng chảy, cảm biến nhiệt độ. Xây dựng thuật toán và viết code cho ứng dụng dựa theo mục tiêu đã đề ra. 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu: Kit myDAQ, phần mềm LabVIEW, cảm biến hồng ngoại, cảm biến ánh sáng, cảm biến khí gas, cảm biến lưu lượng dòng chảy, cảm biến nhiệt độ Phạm vi nghiên cứu: Với đề tài mà nhóm thực hiện, phạm vi nghiên cứu đề tài ngoài những kiến thức đã học, nhóm phải tìm hiểu nghiên cứu thêm về một loại ngôn ngữ mới, ngôn ngữ của phần mềm LabVIEW, một loại kit mới, kit myMyDAQ của tập đoàn Nation Instruments, để từ đó lập trình được một ứng dụng đơn giản làm nền tảng để phát triển các ứng dụng khác sau này. 1.6. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập thông tin, tự nghiên cứu kết hợp với làm việc nhóm, phân chia công việc cho nhau, sau đó tổng hợp và thảo luận cùng đưa ra phương án thực hiện đề tài.  Ý tưởng: Thu thập thông số như nhiệt độ, ánh sáng, khí gas, lưu lượng dòng chảy, hồng ngoại, độ ẩm. Từ đó điều khiển tốc độ, mức điện áp cho thiết bị như quạt khi nhiệt độ cao, điều khiển cường độ sáng của bóng đèn ứng với từng mức thông số thu thập được. Điều khiển thiết bị ON/OFF cho các thông số thu thập bằng tín hiệu Digital 4
20. Chế độ điều khiển bằng tay: sễ có các nút nhấn điều khiển từng thiết bị theo ý muốn. Chế độ điều khiển tự động: khi thiết bị thu thập thông số thì sử dụng các thuật toán để điều khiển thiết theo tốc độ ứng với từng thông số thu thập được, còn đối với tính hiệu Digital thì chỉ điều khiển ON/OFF. 1.7. Bố cục đồ án Đồ án “Ứng dụng LabVIEW và kit myDAQ vào mô hình thu thập thông số và điều khiển thiết bị ” gồm 6 chương: Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện nay, mục đích, nhiệm vụ, đối tượng phạm vi tìm hiểu, Chương 2: Giới thiệu về phần mềm lập trình. Chương 3: Giới thiệu kit và các module liên quan. Chương 4: Thiết kế hệ thống. Chương 5: Kết quả và nhận xét. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. 5
21. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương này nhóm thực hiện đề tài sẽ trình bày những vấn đề cơ sở lý thuyết liên quan như: giới thiệu về ngôn ngữ lập trình LabVIEW, giới thiệu và tìm hiệu về đặc tính kỹ thuật về kit myDAQ và Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, tìm hiều đặc tính và nguyên lý hoạt động của các IC liên quan, tìm hiểu và giải thích bộ chia và ghép kênh và cuối cùng là tìm hiểu về mô hình mạng LAN và cách thức truyền TCP/IP trên mạng LAN. 2.1. Kit Nation Instruments myDAQ chuẩn USB. 2.1.1. Giới thiệu. NI myDAQ là nền tảng thiết bị thu thập dữ liệu (DAQ) cơ động giá thành thấp, cung cấp cho sinh viên khả năng đo lường và phân tích các tín hiệu trực tiếp trên máy tính. Thiết bị này đã và đang được sử dụng tại hơn 1000 trường Đại học, cao đẳng trên khắp thế giới. NI myDAQ tích hợp nhiều loại thiết bị ảo, chạy trên nền tảng LabVIEW như: máy phát hàm, máy hiện sóng, đồng hồ đo vạn năng (DMM), bộ phân tích biểu đồ Bode, máy phát xung tùy ý ARB Cùng với phần mềm lập trình đồ họa LabVIEW, sinh viên có thể mở rộng chức năng của thiết bị với hàng ngàn ví dụ mẫu từ thư viện online như điều khiển PID, bộ đếm tần số, bộ hiệu chỉnh âm thanh Ngoài ra, NI myDAQ còn có 2 ngõ vào tương tự, 2 ngõ ra tương tự, 8 ngõ vào/ra số, khả năng cấp nguồn +5, +15 và -15V DC. Ngoài ra, khi kết hợp với LabVIEW, NI myDAQ tạo ra một giải pháp học tập thực hành cho các khái niệm cốt lõi trong chương trình giảng dạy kỹ thuật, bao gồm các môn về mạch điện tương tự, cảm biến, tín hiệu và hệ thống. Có thể thu thập 2 dạng dữ liệu là Analog và Digital. 2.1.2. Ưu điểm Các thiết bị thu thập dữ liệu của National Instruments cung cấp cho người dùng những I/O hiệu năng cao, những công nghệ tiên tiến, và những lợi ích về năng suất do phần mềm mang lại. Với các công nghệ phần cứng và phần mềm đã được cấp bằng sáng chế, National Instruments cung cấp một loạt các giải pháp đo lường và điều khiển trên nền tảng máy tính PC, đáp ứng yêu cầu về sự linh hoạt cũng như 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4