NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHIP CHO ĐẦU ĐO MỨC NƯỚC

Nhu cầu đo mức nước là rất lớn trong nhiều lĩnh vực: cấp nước đô thị, thuỷ lợi, phòng chống lụt lội... Chúng tôi giới thiệu việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo chip đầu đo mức nước sử dụng công nghệ PSoC. Trên cơ sở của chip, chúng tôi xây dựng hệ thống thiết bị đo và xử lý mức nước từ xa. Hệ thống có thể sử dụng để đo kiểm soát mức nước cho các nhà máy nước, hệ thống thuỷ lợi, kênh tưới tiêu, mức nước của sông suối ao hồ, bể chứa....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHIP CHO ĐẦU ĐO MỨC NƯỚC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHIP CHO ĐẦU ĐO MỨC NƯỚC Ks. Phan Minh Tân, TSKH. Phạm Thượng Cát, Ks.Vũ Sĩ Thắng Phòng Công nghệ Tự động hóa - Viện Công nghệ Thông tin Tel. 8363484, e-mail: ptcat@ioit.ncst.ac.vn Tóm tắt: Nhu cầu đo mức nước là rất lớn trong nhiều lĩnh vực: cấp nước đô thị, thuỷ lợi, phòng chống lụt lội... Chúng tôi giới thiệu việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo chip đầu đo mức nước sử dụng công nghệ PSoC. Trên cơ sở của chip, chúng tôi xây dựng hệ thống thiết bị đo và xử lý mức nước từ xa. Hệ thống có thể sử dụng để đo kiểm soát mức nước cho các nhà máy nước, hệ thống thuỷ lợi, kênh tưới tiêu, mức nước của sông suối ao hồ, bể chứa. Research, Design and Develop water level monitoring using chip PSoC Abstracts: The demand of water level monitoring is great in many fields: water supply, irrigation, flood precaution... In this paper, we introduce the process of research, design and develop water level monitoring chip using PSoC technology. Based on the specialized chip, remote water level monitoring and processing system is built. The system can be used to control water level of water supply plant, irrigation systems, and irrigation ditch... 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thiết bị bao gồm: - Đầu đo mực nước kèm theo bộ truyền dữ Nhu cầu đo mức nước trong các ngành kinh tế liệu. quốc dân là rất lớn. Ví dụ trong lĩnh vực cấp nước - Thiết bị thu nhận xử lý, tính toán, lưu trữ dữ đô thị, thuỷ lợi và phòng chống thiên tai. Hiện nay liệu, hiển thị có khả năng kết nối máy PC và cả nước ta đang triển khai các dự án cấp nước và hệ thống SCADA giám sát toàn cục. hàng trăm công trình thủy lợi nhằm kiên cố hóa Nội dung mới ở thiết bị này là: kênh mương và hiện đại hóa các trạm bơm nhằm - Tạo ra được một chip đo mức nước chuyên phục vụ chương trình phát triển nông nghiệp, nông dụng, xây dựng được đầu đo mực nước mới thôn của nhà nước. ổn định, bảo đảm độ chính xác, có phần xử lý Mỗi công trình thủy nông đều cần hàng chục và truyền dữ liệu đo dạng số tại chỗ mà không đầu đo, thiết bị đo mực nước từ xa nhằm phục vụ cần nguồn pin tại đầu đo. quy trình vận hành trạm bơm bảo đảm đủ nước tưới - Đa số các thiết bị hiện hành sử dụng tín hiệu tiêu cho vùng diện tích canh tác rộng mà vẫn bảo tương tự 0-10V hay 4-20mA để truyền dữ đảm tiết kiệm điện, không lãng phí nước. Mỗi thiết liệu. ở thiết bị này từ nguyên lý đo, truyền và bị đo mực nước kênh, hồ thủy lợi có chỉ báo từ xa, xử lý hoàn toàn bằng kỹ thuật số với phần có khả năng kết nối với PC, có bộ nhớ lưu trữ dữ mềm có các thuật lọc, xử lý đặc thù. liệu đo giá tới vài ngàn đôla Mỹ. Trong báo cáo này chúng tôi tập trung đi sâu vào Mục tiêu nghiên cứu của chúng tôi nhằm phát nghiên cứu thiết kế và chế tạo ra được chip chuyên triển được thiết bị đo có chức năng vượt trội hơn dụng đo mức nước sử dụng công nghệ PSoC. thiết bị nhập ngoại nhưng với giá thành rẻ hơn nhiều lần đáp ứng nhu cầu trong nước. Cảm biến mức nước hoạt động theo nguyên lý 2. Nguyên lý đầu đo mực nước tụ điện, của 2 ống inox lồng nhau được bọc lớp cách điện có độ dài trung bình từ 1m - 5m. 2.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của cảm biến mức nước theo phương pháp tụ 1 r Điện dung của cảm biến khi không có nước được tính theo công thức sau: (xem hình 1) R L C0 = 2πε 0 (1) R ln  L-l r L - độ dài của cảm biến l - độ dài của cảm biến ngập trong nước L R, r - bán kính ống ngoài và bán kính ống trong của cảm biến; ε0 - hằng số điện môi của vật chất giữa 2 bản cực; H×nh 1. C¸c th«ng sè cña c¶m biÕn møc n−íc l Nếu đặt: 2πε oε r C1 = = K o .ε r l 2πε 0 (2) R K0 = ln( ) R r ln  r 2πε 0 C2 = ( L − l ) = K0 ( L − l ) (3) điện dung của cảm b ...