پایش متغیرهای مختلف فرآیند مانند دما، فشار، ویسکوزیته، رطوبت، pH و دبی جریان در کارخانههای فولاد، پتروشیمی و سایر صنایع بسیار مهم است. رابط انسان و ماشین (HMI) در ایستگاه اپراتور روند پیوسته و بیدرنگ متغیرهای فرآیند را روی یک مانیتور برای مشاهده توسط پرسنل اتاق کنترل نمایش میدهد.
این پروژه روش نظارت بر داده های دمای زنده را به صورت گرافیکی از چندین سنسور در زمان واقعی با استفاده از Arduino IDE توصیف می کند. شکل 1 پنجره رابط کاربری گرافیکی (GUI) را به همراه نمودارهایی از داده های دمای زنده از دو سنسور دمای میدانی نشان می دهد.
پنجره رابط کاربری گرافیکی با نمودار دمای زنده
مدار و کار
بلوک دیاگرام این پروژه در شکل 2 و نمودار مدار در شکل 3 نشان داده شده است.
بلوک دیاگرام پایش دمای زنده به صورت گرافیکی با استفاده از Arduino IDE
نمودار مدار پروژه
برد آردوینو Uno
Arduino Uno یک برد توسعه مبتنی بر میکروکنترلر AVR ATmega328P با شش پایه ورودی آنالوگ و 14 پایه ورودی/خروجی دیجیتال (I/O) است. این میکروکنترلر دارای 32 کیلوبایت حافظه فلش ISP، 2 کیلوبایت رم و 1 کیلوبایت EEPROM است. این برد قابلیت ارتباط سریال از طریق UART، SPI و I2C را فراهم می کند. میکروکنترلر می تواند در فرکانس ساعت 16 مگاهرتز کار کند. در این پروژه از پایه های ورودی آنالوگ A0 و A1 آردوینو برای اتصال دو سنسور دما استفاده شده است.
LM35
آی سی های این سری سنسورهای دما دقیقی هستند که ولتاژ خروجی آنها به صورت خطی با دمای سانتیگراد (سانتیگراد) متناسب است. بنابراین این سنسورها نسبت به سنسورهای دمای خطی کالیبره شده بر حسب درجه کلوین مزیت دارند، زیرا کاربر نیازی به کم کردن ولتاژ ثابت زیادی از خروجی آن برای بدست آوردن مقیاس درجه سانتیگراد ندارد.
آی سی LM35 به هیچ کالیبراسیون یا برش خارجی نیاز ندارد تا دقت معمولی 1⁄4 ± در دمای اتاق و ± 3⁄4 درجه سانتیگراد را در محدوده دمایی کامل -55 تا +150 درجه سانتیگراد ارائه دهد. ضریب مقیاس (حساسیت) 10mV/°C است.
سنسورهای LM35 (Sens1 و Sens 2) ولتاژ خروجی متناسب با دمای فرآیند با ضریب مقیاس 10mV/°C تولید میکنند که به ترتیب به پایههای ورودی آنالوگ A0 و A1 آردوینو تغذیه میشوند. کالیبراسیون ولتاژ برای پردازش داده های دمایی توسط آردوینو انجام می شود که برنامه serial_plotter.ino را اجرا می کند. پس از محاسبه دما، داده ها بر روی پلاتر سریال رسم می شوند.