Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1. Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết, từng linh kiện điện tử sẽ có thông số khác nhau, và
ngưỡng chịu đựng nhiệt độ cũng khác nhau. Do đó, việc sử dụng một tay hàn đơn
thuần chỉ là một sợi đốt nóng làm chảy chì để hàn mà không hề biết nhiệt độ tay hàn
là bao nhiêu sẽ rất dễ làm hỏng linh kiện mà ta đang hàn. Nhưng cũng không thể sử
dụng nhiều tay hàn với nhiều mức nhiệt độ khác nhau để hàn cho từng linh kiện
được, vì sẽ rất tốn kém và bất tiện. Do đó, việc sử dụng cùng một tay hàn cho nhiều
linh kiện khác nhau sẽ thực sự hiệu quả và tiện lợi cho người sử dụng, nó giúp
người sử dụng tiết kiệm được chi phí và thời gian sử dụng với nhiều linh kiện khác
nhau mà vẫn đáp ứng tốt những yêu cầu về kĩ thuật.
2. Giải quyết vấn đề
Với đề tài “ HIỆU CHỈNH NHIỆT ĐỘ TAY HÀN HAKKO907” này sẽ
giúp giải quyết được hiệu quả vấn đề trên. Bằng cách thực hiện này, người dùng sẽ
tiết kiệm được thời gian sử dụng, cũng như chi phí nhờ vào việc sử dụng các linh
kiện dễ sử dụng, giá hợp lí và dễ tìm để có được một tay hàn như ý muốn với một
giá thành hợp lí.

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 1


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT
1. Arduino UDO
1.1 Giới thiệu về Arduino
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt tên theo một vị
vua vào thế kí thứ IX là King Ardui. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu
vào năm 2005 như một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư
Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino tại trường
Interaction Design Institute Ivrea. Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả ,
tin tức về Arduino vẫn được lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời
truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi
tiếng đến nổi người dùng tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản
sinh ra Arduino.
Arduino thật là một bo mạch vi xử lí được dùng để lập trình tương tác với
các thiệt bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hay các thiết bị khác. Đặc
điểm nổi bật của Adriano là môi trường phát triển ứng dụng cực kì dễ sử dụng,
với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng với ngay cả
những người ít am hiểu về điện tử và lập tình. Và điều làm nên hiện tượng
Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần tử cứng tới
phần mềm. Chỉ với khoảng $30 , người dùng đã có thể sở hữu một bo Arduino
có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị.
1.2 Giới thiệu về Arduino UDO R3

Hình 2.1
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 2


Đồ án 1


GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

Arduino UDO là một board mạch thiết kế với bộ xử lí trung tâm là vi điều
khiển AVR Atmega328. Cấu tạo chính của Arduino gồm các phần sau:
- Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều
khiển. đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều
khiển và máy tính.
- Jack nguồn: để chạy Arduino thì có thể lấy nguồn từ USB ở trên, nhưng
không phải lúc nào cũng có thể dùng nguồn USB được nên ta phải dùng
nguồn riêng từ 7V đến 12V và giới hạn là 6-20V. thường thì cấp nguồn bằng
pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ USB.
- Có 14 chân I/O đánh số thứ tự từ 0 đến 13, ngoài ra còn có một chân GND và
một chân điện áp tham chiếu (AREF).
- Vi điều khiển AVR: đây là bộ xử lí trung tâm của toàn bộ board mạch. Với
mỗi mẫu Arduino khác nhau thì còn chip là khác nhau. Ở Arduino này sử
dụng ATMega328.
Một vài thông số của Arduino UDO R3:
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (5V)
Dòng ra tối đa (3.3V)
Bộ nhớ flash
SRAM

EEPROM

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng
USB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)
30 mA
500 mA
50 mA
32 KB (ATmega328) với 0.5KB
dùng bởi bootloader
2 KB (ATmega328)
1 KB (ATmega328)

Page 3


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

2 Tay hàn Hakko 907
2.1 Cấu tạo bên trong tay hàn


Hình 2.2
Tay hàn Hakko 907 có xuất xứ từ Hàn Quốc và được sử dụng rộng rãi
nhờ vào các ưu điểm như giá thành rẻ, bên trong tay hàn có sử dụng cảm biến
nhiệt độ do đó tiện lợi cho người sử dụng có thế lập trình hiệu chỉnh nhiệt độ
theo ý muốn.
Hình dạng bên trong tay hàn:

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 4


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

Hình 2.3

-

Một số thông số kĩ thuật của tay hàn:
Có thể dùng để thay thế cho tay hàn của Hakko 936 và Hakko 937
Điện áp sử dụng 24V DC 5A
Công suất 50W
Nhiệt độ 120 – 480 oC
Đầu Jack 5 chân
Sử dụng sensor A1321

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800


Page 5


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

2.2 Tìm hiểu về sensor A1321

Hình 2.4
2.2.1 Khái niệm cảm biến
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận… các đại lượng
vật lí không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ: nhiệt độ là một đại
lượng không liên quan đến điện, chúng ta phải chuyển nó thành
một đại lượng khác ( điện trở, điện áp) để phù hợp với các cơ cấu
điện tử
Cac loại cảm biến thường dùng như: cảm biến nhiệt, áp suất, độ
ẩm, mức nước, lưu lượng khí, nồng độ hóa chất,…
2.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ
Nhiệt độ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu. Tại đây, tùy theo
cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt thành một đại lượng
điện nào đó. Vì vậy một yếu tố hết sức quan trọng đó là “nhiệt độ
môi trường cần đo” và “ nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Ta
thường thấy các loại cảm biến có lớp bản vệ bên ngoài có thể bằng
nhựa hoặc bằng sứ. Do vậy việc đo chính xác nhiệt độ hay không
còn phụ thuộc vào khả năng truyền nhiệt của môi trường xung
quanh cảm biến.
2.2.3 Phân loại cảm biến
- Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

- Nhiệt điện trở (RTD –resitance temperature detector)
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 6


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
- Thermistor
- Bán dẫn (diode, IC,…)
- Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc (hỏa kế Pyrometer), dùng hồng ngoại hay lazer.
2.2.4 Nhiệt điện trở (RTD –resitance temperature detector)

Hình 2.5
RTD (Resistance Temperature Detectors) là một loại thiết bị
được sử dụng để đo nhiệt độ. RTD thông thường bao gồm một
miếng kim loại rất nhỏ mà điện trở của nó thay đổi theo một quy
luật được biết trước khi nhiệt độ thay đổi. RTD đắt hơn nhiều và
hơi chính xác hơn cặp nhiệt điện. Chúng có thể được sử dụng ở
hầu hết các vị trí mà cặp nhiệt điện được sử dụng.
Platinum là kim loại phổ biến nhất được dùng để chế tạo RTD bởi
vì điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ rất tuyến tính. Điện trở là
đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn điện của vật liệu. Bằng cách
đo điện trở của phần tử RTD, ta có thể xác định được nhiệt độ
quá trình nếu sự thay đổi điện trở chỉ do ảnh hưởng của nhiệt độ

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 7



Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

quá trình. Trong thực tế lắp đặt, phần tử RTD được nối đến máy
đo hoặc thiết bị chuyển đổi tín hiệu qua các dây đo.

RTD 3 dây:

Hình 2.6
Ở hình 2.6, dây C hoạt động như một cảm biến và nó là một bộ
phận của cả hai nửa của cầu đo, vì thế nó bị loại bỏ khi cầu cân
bằng. Dây A và dây B thuộc hai nửa khác nhau của cầu và vì thế
lúc cầu cân bằng R3 = B – A + RTD. Lúc này sai số do dây nối
không còn tồn tại thành phần tổng A + B mà thay vào đó là sai
lệch B – A. Điều này làm giảm đáng kể sai số dây đo và đáp ứng
được các yêu cầu của hầu hết các ứng dụng công nghiệp mà ở đó
chiều dài dây đo ngắn. Tuy nhiên, đây là một giải pháp không triệt
để bởi vì điện trở dây chỉ được bảo đảm trong giới hạn sai số 10% ;
vì vậy, nếu A và B là hai dây giống hệt nhau và bằng nhau về
chiều dài thì điện trở của chúng vẫn có thể khác nhau trong vòng
10%. Vì thế nếu cả hai cùng có điện trở 5Ω trên danh nghĩa, thì
trong thực tế một dây có thể là 4.5Ω và dây còn lại là 5.5Ω. Nếu
điều này xảy ra, sai lệch 1Ω vẫn sẽ gây nên sai số. Nếu một RTD
platinum 100Ω sẽ gây nên sai số tương ứng 1/0.385 = 2.6oC.
Trong các phòng thí nghiệm hoặc trong các ứng dụng đòi hỏi độ
chính xác cao thì RTD 3 dây không đáp ứng được, lúc này người ta
xem xét đến RTD 4 dây. Với RTD 4 dây, ảnh hưởng của dây nối

hoàn toàn được loại bỏ.

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 8


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
RTD 4 dây:
RTD 4 dây có thể được nối với một cầu đo cân bằng hoặc một
nguồn dòng hằng. Cả hai trường hợp được mô tả sau đây. Hình 2.7
và hình 2.8 minh họa một cầu đo cân bằng 4 dây. Nó hoạt động
bằng cách chuyển mạch thông qua một chuyển mạch 3 cực kép và
thực hiện đo cân bằng luân phiên giữa hai cấu hình. Một cấu hình
thì đầu A được đo cùng với điện trở RTD trong khi cấu hình còn
lại thì đầu B, vì thế chúng loại bỏ hoàn toàn và giá trị thực tế của
điện trở RTD được tính bằng (R3a + R3b)/2. Vi xử lý và các mạch
điện tử cao cấp sẽ thực hiện được giải pháp tinh vi này, nhưng giá
cả vẫn cao, vì thế các thiết kế loại này tương đối đắt tiền. Thêm
vào đó, chúng vẫn bị giới hạn bởi điện trở tiếp xúc. Thậm chí với
tiếp điểm chuyển mạch tốt nhất (bề mặt mạ vàng) vẫn tạo nên điện
trở tiếp xúc, và sự khác nhau giữa các điện trở này gây ra vài sai
lệch nhỏ mỗi khi sử dụng cấu hình này để đo điện trở.

Hình 2.7

Hình 2.8
Một cách khác để loại bỏ sai số dây nối là sử dụng một nguồn

dòng hằng (CCS) trong cấu hình RTD 4 dây. Những nguồn dòng
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 9


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
hằng được sản xuất nhỏ gọn với giá thành tương đối thấp và cung
cấp dòng hằng khá chính xác khoảng 2mA hoặc nhỏ hơn để tránh
sai số do nhiệt tự phát. Như trình bày trong hình 2.9, trong cấu
hình này cầu đo được thay thế bằng một vôn kế số dùng để đo điện
trở của riêng RTD và nó không nhạy với ảnh hưởng của dây đo bởi
vì không có dòng điện chạy qua các dây nối. Điện trở của dây nối
(A và B) không góp phần tạo nên sai số bởi vì điện áp rơi trên
chúng không được bao hàm trong mạch đo.
Để đạt được độ chính xác cao nhất, phải chắc chắn rằng dòng điện
(Ic) qua RTD phải là hằng số và DVM không tiêu thụ bất kỳ dòng
điện nào (i=0), và cũng loại bỏ luôn điện áp tạo ra do mối nối cặp
nhiệt điện tại điểm #1 và #2. Điều này là cần thiết bởi vì khi hai
dây (RTD platinum và dây đồng) tại điểm #1 và điểm #2 tạo nên
những mối nối cặp nhiệt điện, điện áp do chúng tạo ra sẽ được ghi
nhận bởi DVM. Ảnh hưởng này bị loại bỏ bằng cách bù. Điện áp
lệch được tạo ra do các mối nối cặp nhiệt điện không mong muốn
được đo bằng DVM khi mạch CCS hở và vì thế Ic = 0. Máy đo
RTD thông minh sẽ ghi nhận điện áp đo được khi không có dòng
điện chạy qua và hiệu chỉnh kết quả cuối cùng bằng một lượng khi
CCS được kết nối vào mạch và Ic khoảng 2mA.
Thông thường, RTD hai dây được sử dụng trong các ứng dụng thứ

cấp kiểu HVAC, RTD 3 dây được dùng trong công nghiệp xử lý,
và RTD 4 dây được dùng trong các ứng dụng có độ chính xác cao
và trong các phòng thí nghiệm.

Hình 2.9

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 10


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
RTD kiểu dây quấn
RTD phổ biến được chế tạo từ một sợi dây Platinum có đường
kính rất nhỏ quấn quanh một lõi bằng gốm. Lõi gốm sau khi được
quấn dây sẽ được phủ bên ngoài một lớp thủy tinh nóng chảy nhằm
bảo vệ nó khỏi bị ảnh hưởng bởi môi trường. RTD này cũng có thể
được đặt thêm vào một lớp vỏ bảo vệ để cho phép lắp đặt nó vào
các đường ống hoặc thiết bị đo quá trình. Hình dưới đây trình bày
một RTD tiêu biểu kiểu dây quấn. Đường kính dây 0.001 in, đường
kính lõi gốm khoảng 0.1 đến 0.2 in. Điện trở của hầu hết các RTD
thông dụng tại 0oC là 100Ω.
Một giới hạn của RTD (so với cặp nhiệt điện) vấn đề kích thước.
RTD tương đối lớn, bởi vì để đạt được điện trở yêu cầu (thường là
10
ều dài của cảm biến phải tương đối dài, thường là vài
feet. Giới hạn đã được khắc phục bằng cách thiết kế kiểu phim
mỏng, rất phù hợp với yêu cầu kích thước nhỏ gọn.


RTD kiểu phim mỏng
Các đầu đo nhiệt kiểu dây quấn là phổ biến, nhưng các RTD kiểu
phim mỏng cũng thường được sử dụng bởi vì với cấu trúc phẳng
và mỏng, chúng đáp ứng nhanh theo sự thay đổi của nhiệt độ và
đặc biệt chúng rất phù hợp để đo nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ của
khí. Cấu trúc này cũng dùng ít kim loại hơn (platinum đắt hơn
vàng) và ít nhân công hơn trong quá trình chế tạo. Hình sau so
sánh kích thước của một RTD tiêu biểu với một cây bút chì.
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 11


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
RTD kiểu phim mỏng được chế tạo bằng cách cho hơi platinum
ngưng tụ thành một lớp rất mỏng trên một tấm gốm (ceramic)
mỏng và phẳng. Diện tích tiết diện ngang của tấm phim mỏng này
cực kỳ nhỏ có nghĩa là chỉ cần một đoạn platinum ngắn cũng tạo ra
điện trở đủ lớn có thể đo được khi nhiệt độ thay đổi. Cũng như các
RTD kiểu dây quấn, RTD kiểu phim mỏng cũng cần được bảo vệ
bằng lớp thủy tinh hay gốm và được đặt vào một lớp vỏ bảo vệ để
có thể lắp đặt chúng vào một hệ thống đo lường quá trình.

2.2.5 Ưu điểm và khuyết điểm của RTD
 Ưu điểm
RTD là một trong những phần tử cảm biến nhiệt chính xác nhất,
có thể tái sản xuất, ổn định và nhạy. Một số RTD platinum

chính xác có thể đo được vài phần ngàn oC, và đây là lý do mà
trong các dụng cụ đo đã định nghĩa một phần thang đo nhiệt độ
quốc tế (ITS-90). Những ưu điểm khác là độ nhạy tương đối tốt
(0.1 đến 10Ω/oF) và sử dụng dây nối với mạch đo bằng đồng
truyền thống (thay vì dùng dây cặp nhiệt điện đắt tiền). Một ưu
điểm khác nữa của RTD bằng đồng là cả RTD và dây mối với
mạch đo đều bằng đồng, vì thế ảnh hưởng của mối nối cặp nhiệt
điện là nhỏ nhất. Một ưu điểm khác của RTD là sử dụng cầu đo
đơn truyền thống để đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai RTD.
 Khuyết điểm
Khuyết điểm của RTD là giá thành cao, cấu trúc dễ vỡ, kích
thước lớn so với cặp nhiệt điện. Bởi vì kích thước lớn nên thời
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 12


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
gian đáp ứng theo sự thay đổi của nhiệt độ tương đối chậm (hình
2.19). RTD cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt tự phát sinh. Sai số
tăng theo kích thước và điện trở và được giảm đi bằng cách giải
nhiệt và bằng cách giảm đến đến mức tối thiểu (dòng hằng
khoảng 2mA) hoặc loại bỏ hoàn toàn (cầu không cân bằng)
dòng điện qua RTD. Sai số có thể sinh ra nếu điện trở cách ly
của RTD bị ảnh hưởng bởi ẩm bám vào vỏ bọc hoặc do tiếp xúc
giữa phần tử RTD với vỏ bọc. Một số RTD có độ nhạy dao động
so với những cái khác. RTD cũng có độ chính xác phụ thuộc vào
độ ổn định của chúng (không nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ),

điện trở hằng và nguồn cung cấp trong các cầu đo cụ thể.
2.3 Cảm biến A3121

Hình 2.10
Sử dụng cho tay hàn ATEN, QUICK 936, HAKKO 936/937
Thuộc loại sensor PTC
Đặc tuyến nhiệt độ và điện trở như sau:

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 13


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

Hình 2.11
Điện trở cảm biến: xanh dương
Điện trở sợi đốt: màu đỏ
Công suất : 50W
3. LCD 16x2
- Hình dáng và kích thước:
Đây la loai LCD thông thường và sơ đồ các chân cùng tích hợp chíp
điều khiển HD44780.

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 14



Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
-

Chức năng các chân:

Chân

Kí hiệu

Mô tả

1

Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND
của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
VCC=5V của mạch điều khiển

3


VEE

Điều chỉnh độ tương phản của LCD

4

RS

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0”
(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD
(ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở
chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
trong LCD.

5

R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic
“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để
LCD ở chế độ đọc

6

E

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus
DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép

của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp
nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low
transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát
hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở
bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.

7-14

DB0DB7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU.
Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 15


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7,
bit MSB là DB7

15


-

Nguồn dương cho đèn nền

16

-

GND cho đèn nền

-

Sơ đồ khối HD44780:

4. IRFZ44
- Thông số kĩ thuật:
 Điện áp đánh thủng: 55V
 Dòng chịu đựng trung bình: 49A
 Nhiệt độ hoạt động: -550C ~ 1750C
 Công suất 100W
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 16


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
-


Mosfet IRFZ44 là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor) là một Transistor đặc biệt có
cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường. Mosfet thường
có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT, Mosfet IRFZ44 có công
suất là 110W. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng
mở.

-

Nguyên tắc hoạt động: là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor) là một Transistor đặc biệt có
cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường. Mosfet thường
có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT, Mosfet IRFZ44 có công
suất là 110W. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng
mở
IRFZ44 là loại Transistor công suất trường Power MOSFET
(PMOSFET): đây là loại transistor điều khiển bằng điện áp để thay đổi
điện trở giữa Drain và Source, khác với transistor điều khiển bằng
dòng điện. Đa số PMOSFET là loại kênh N vì kênh N có điện trở Ron
nhỏ hơn kênh P.
Điều khiển bằng điện áp trên chân G(gate).
Thời gian đóng mở nhanh (nanosecond) nên tổn hao ít trong thời gian
đóng ngắt, thích hợp cho chuyển mạch Switching.

-

-

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800


Page 17


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
-

Dòng tải lớn( ~150A thậm chí cả ngàn ampe). Nên công suất ra khá
lớn. Công suất điều khiển lại rất bé, nên có thể mắc song song nhiều
Transistor lại với nhau để tạo ra công suất tải lớn hơn.

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 18


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG
1. Yêu cầu thiết kế
Việc thiết kế hệ thống trước hết phải đảm bảo tính anh toàn trong quá trình
xử dụng, sau đó hệ thống phải đáp ứng được mục tiêu ban đầu là có khả năng điều
chỉnh nhiệt độ theo mong muốn với một đáp ứng nhanh nhất có thể. Và sau nữa là
đảm bảo được tính khả thi thực hiện với một mức giá hợp lí cho việc đầu tư xây
dựng một tay hàn.
2. Sơ đồ khối của hệ thống


2 button

Adapter
LCD

Arduino

16x2

uno

24vDC
4A

IRFZ44
N
Jack
đực

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 19


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

3. Thiết kế và sơ đồ nguyên lí


SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 20


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM
1. Lƣu đồ giải thuật
Ngay khi bật nguồn khởi động, hệ thống sẽ bắt đầu khởi tạo tốc độ bound để
giao tiếp với máy tính thông qua cổng COM để quan sát các giá trị nhiệt độ
thông qua cửa sổ ảo được hỗ trợ bởi chương trình Arduino IDE. Mục đích là để
kiểm tra lại các giá trị trong quá trình chạy thử chương trình. Ngoài ra, vi điều
khiển còn khởi động LCD và khởi tạo ngắt ngoài cho hai nút nhấn. Sau đó
chương trình chính sẽ đi vào vòng lặp. Trong vòng lặp này, vi điều khiển sẽ tiến
hành đọc liên tục giá trị nhiệt độ hiện tại của mỏ hàn thông qua chân A0, sau đó
sẽ hiển thị ra LCD nhiệt độ hiện tại temp_current và nhiệt độ cài đặt là
temp_setting. Chương trình sẽ so sánh sự chênh lệch giá trị của temp_setting và
temp_current để đi vào vòng lặp tăng/ giảm nhiệt độ tương ứng, sau đó hiển thị
nhiệt độ mới ra LCD, và bắt đầu vòng lặp mới. Trong quá trình chạy chương
trình, chương trình sẽ bị gián đoạn khi hàm ngắt được gọi, ứng với sự kiện có
nút nhấn.
Lưu đồ giải thuật chương trình chính:

Bắt đầu

Khởi tạo tốc độ bound
Khởi tạo LCD

Khởi tạo ngắt ngoài

Đọc cảm biến

Hiển thị nhiệt độ hiện tai
Hiển thị nhiệt độ cài đặt

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 21


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

N

Hiệu của nhiệt độ cài đặt nhiệt độ hiện tai < 0

Y

Ngưng nguồn cung cấp cho tay hàn

N

Hiệu của nhiệt độ cài đặt
- nhiệt độ hiện tai > 0

Y


Cung cấp nguồn cung cấp cho tay hàn

Hiệu của nhiệt độ cài đặt
- nhiệt độ hiện tai = 0

N

Y

Không làm gì cả

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 22


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

Hàm ngắt sẽ được thực thi khi phát hiện tín hiệu ở chân 2, hoặc 3 của
Arduino xuất hiện mức thấp. Tương ứng với hàm ngắt tăng/giảm được thực thi
mà giá trị temp_setting bị thay đổi tăng/giảm so với nhiệt độ hiện tại của mỏ hàn
temp_current. Và temp_setting này bị giới hạn mức min, max.
Lưu đồ giải thuật chương trình ngắt ở nút nhấn Tăng nhiệt độ:
Vào ngắt

Nhiệt độ cài đặt = nhiệt độ hiện tại +5


Nhiệt độ cài đặt
>437

N

Y

Nhiệt độ cài đặt = 437

Thoát chương trình ngắt

Lưu đồ giải thuật chương trình ngắt ở nút nhấn Giảm nhiệt độ:

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 23


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT

Vào ngắt

Nhiệt độ cài đặt = nhiệt độ hiện tại -5

Nhiệt độ cài đặt < 0

N


Y

Nhiệt độ cài đặt = 0

Thoát chương trình ngắt

2. Mã code thực hiện
#include <LiquidCrystal.h>
#define btnUp 3 // btnUp ở chân số 7
#define btnDown 2 // btnDown ở chân số 8
#define G 4 // chan so 4 noi voi cuc G cua IRFZ44N
#define S 5 // chan so 5 noi voi cuc S cua IRFZ44N
float average=0.00,current_temp=0.0,Delta_theta=0.0,temp_setting=0.0;
float current1=0.0;
long previousMillis=0,interval=1000;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 9, 8, 7, 6);
SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 24


Đồ án 1

GVHD: KS. VƯƠNG PHÁT
void RefreshDisplay()
{
lcd.setCursor(0, 0);
Serial.println("Tset=");
lcd.print("Tset= ");
lcd.setCursor(6, 0);

lcd.print(temp_setting);
Serial.println(temp_setting);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Tcurrent= ");
Serial.println("Tcurrent");
lcd.setCursor(10, 1);
lcd.print( current_temp);
Serial.println(current_temp);
Serial.println();
}
void ReadHakko()
{
current_temp = analogRead(A0);
current_temp = map(current_temp,904,740,0,437);
if(current_temp <=0)
{
current_temp = 0.00;
}
current1 = current_temp;
}
void increase()
{
temp_setting = current1 + 5.0 ; // mỗi lần nhấn sẽ tăng thêm 5oC
current1 = temp_setting;
Serial.println(" tang nhiet do");
if (temp_setting >= 400.0) // vượt ngưỡng nhiệt độ max thì cho bằng
max=400oC
{
temp_setting = 400.0 ;
}

lcd.clear();
RefreshDisplay();
Serial.println(temp_setting);
delay(2000);

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG 41200800

Page 25