ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Lê Cường Ths Đinh Văn Tuấn Người thực hiện: Nhóm – Lớp D9-DTVT Phạm Minh Thành Nguyễn Văn Toàn Đỗ Xuân Thiện Trần Thị Hồng Hà Nội, tháng 12 năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Lê Cường Ths Đinh Văn Tuấn Người thực hiện: Nhóm – Lớp D9-DTVT Phạm Minh Thành Nguyễn Văn Toàn Đỗ Xuân Thiện Trần Thị Hồng Hà Nội, tháng 12 năm 2017 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển công nghệ vi điện tử hệ thống điều khiển tự động hoá Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, vi điều khiển…được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Việc quản lí theo dõi nhiệt độ phịng hay nhà máy xí nghiệp ln quan tâm Vì nắm bắt nhiệt độ làm việc hệ thống, dây chuyền sản xuất …, giúp ta biết tình trạng làm việc u cầu có xử lý kịp thời để tránh hư hỏng giải xự cố xảy Vì cần phải có thiết bị đáp ứng yêu cầu giúp cho người quản lí dễ dàng quản lí thiết bị Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhóm chúng em định chọn đề tài “ Bộ Điều Khiển Tốc Độ Quạt” Trong trình thiết kế ứng dụng có nhiều vấn đề chưa mong muốn, chúng em mong nhận xét bảo thầy cô để chúng em hồn thành tốt ứng dụng vào thực tế nhiều Bài báo cáo này, chúng em xin trình bày phần: Phần 1: Tổng quan Phần 2: Phân tích thiết kế hệ thống Phần 3: Thử nghiệm đánh giá hệ thống Hà Nội, ngày tháng năm 2018 LỜI CẢM ƠN Để thực đồ án này, nhóm chúng em tìm hiểu, học hỏi, bổ sung nhiều kiến thức đề tài nhóm Trong thời gian thực hiện, chúng em tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn, tự tìm hiểu tài liệu có hỗ trợ từ người khác Thêm vào hạn chế mặt kiến thức, thời gian với trang thiết bị nên khơng thể tránh khỏi sai sót , mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án hồn thiện Qua đây, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy giáo Đinh Văn Tuấn thầy giáo Nguyễn Lê Cường - Giảng viên trường đại học Điện Lực trực tiếp hỗ trợ , tận tình hướng dẫn , giải đáp thắc mắc mà thân em nhóm cịn thiếu sót suốt q trình lên ý tưởng thực để hoàn thành đồ án điện tử số Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Điện Lực giúp đỡ tạo điều kiện cho chúng em suốt q trình nhóm em thực Đồ án Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, Ngày…Tháng…Năm 201… Sinh viên thực Nhóm NHẬN XÉT Hà Nội, Ngày… Tháng … Năm 2017 Giảng viên ( Ký ghi rõ họ tên ) Mục Lục DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT RAM Random Access Memory Bộ nhớ khả kiến BCD Binary Coded Decimal Hệ nhị phân EEPRO M I/O Electrically Erasable Programmable Read -Only Memory Input/ Output Bộ nhớ liệu I2C Inter-Integrated Circuit Mạch liên hợp IP Internet Protocol PWM Pulse Width Modulation Phương pháp điều chế xung RAM Random Access Memory Bộ nhớ khả kiến RF Radio Frequency Tần số vô tuyến STRAM Static Random Access Memory TCP Transmission Control Protocol Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên tĩnh Giao thức điều khiển truyền vận Vào/ Ra Giao thức internet GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Việc quản lí theo dõi nhiệt độ phịng hay nhà máy xí nghiệp ln quan tâm Vì nắm bắt nhiệt độ làm việc hệ thống, dây chuyền sản xuất…, giúp ta biết tình trạng làm việc yêu cầu có xử lý kịp thời để tránh hư hỏng giải xự cố xảy Vì cần phải có thiết bị đáp ứng yêu cầu giúp cho người quản lí dễ dàng quản lí thiết bị Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhóm chúng em định chọn đề tài “ Bộ Điều Khiển Tốc Độ Quạt” 1.2 Tầm quan trọng Đề tài “Bộ Điều Khiển Tốc Độ Quạt” giải pháp phù hợp với phát triển khoa học công nghệ ngày Một người theo dõi nhiệt độ đồng thời đặt mức giới hạn thông số để tự động bật tắt quạt, quạt tự động chạy nhanh hay chậm tùy thuộc vào nhiệt độ mơi trường giúp trì nhiệt độ ổn định phòng hay nhà xưởng, xí nghiệp 1.3 Mục đích nghiên cứu Đề tài có tính ứng dụng cao, áp dụng kiến thức điện tử viễn thông học để tiết kiệm thời gian công sức cho người, tiết kiệm chi phí Ưu điểm sản phẩm • • • • Tự động hóa : Điều khiển quạt với mức nhiệt phù hợp Hoạt động theo nhiệt độ theo ý muốn Dùng lúc hay nhiều cảm biến theo dõi trạng thái khác Nhỏ gọn dễ lắp đặt, giao diện theo dõi dễ sử dụng Các yêu cầu hệ giám sát • • • • Đo nhiệt độ môi trường hiển thị kết đo lên LCD So sánh với mức nhiệt độ, vượt qua mức đặt trước bật quạt Cho phép người giám sát thiết lập mức nhiệt độ Cho phép thiết lập hai chế độ tay tự động GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống Khối cảm biến nhiệt độ: thu thập số liệu từ môi trường đưa VĐK Khối hiển thị: Hiển thị kết đo nhiệt độ ngày tháng lên LCD Khối reset có tác dụng đưa vi điều khiển trạng thái ban đầu Khối hẹn giờ: cung cấp thông tin giờ,phút,giây ,thứ,ngày,tháng, năm Khối xử lý: Dùng VĐK để lấy tín hiệu từ cảm biến, tạo xung giao động,… điều khiển cho quạt chạy Khối điều khiển động cơ: điều khiển cho quạt hoạt động 2.2 XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.2.1 Khối nguồn a) Chức năng, yêu cầu Đây module cấp nguồn cho hệ thống nhằm cung cấp điện áp chuẩn +5V Yêu cầu khối này: • Có thể lấy nguồn từ điện áp chiều (hoặc pin) để cấp nguồn cho hệ thống • Điện áp đầu khối ( điện áp đầu vào hệ thống) ổn định thời điểm.Mạch ổn áp cần cho vi điều khiển nguồn cho vi điều khiển khơng ổn định treo VĐK, khơng chạy reset liên tục chí chết chíp b) Lựa chọn linh kiện 10 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT Hình 11 Khối điều khiển động • Chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 nối với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây chân nhận tín hiệu điều khiển • Chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) nối với chân 2,3,13,14 L298 Các chân nối với động • Hai chân ENA ENB dùng để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” mạch cầu H khơng hoạt động • Khi ENA = 0: Động khơng quay với đầu vào • Khi ENA = 1: INT1 = 1; INT2 = 0: Động quay thuận INT1 = 0; INT2 = 1: Động quay nghịch INT1 = INT2: Động dừng tức 19 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT 2.2.7 Khối vi điều khiển a) Chức năng, yêu cầu Dùng VĐK để lấy tín hiệu từ khối cảm biến, tạo xung giao động, tạo thời gian thực… đưa khối hiển thị, đưa tín hiệu đế khối điều khiển động u cầu • Tốc độ xử lý nhanh, xác • Bộ nhớ khơng q cần lớn • Có chân analog 14 chân Digital (3 chân băm xung PWM để điều khiển động cơ, cặp TX, RX để giao tiếp I2C) b) Lựa chọn linh kiện Với yêu cầu ta lựa chọn vi điều khiển Atmega328 Hình 12: Atmega328 Bootloader Arduino cho phép gửi mã chương trình cho ATmega328 thơng qua giao thức Serial (dùng cổng COM) mà khơng u cầu bạn phải có nạp ROM đặc biệt 20 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT Hình 13: Sơ đồ chân Atemega328 • Kiến trúc: AVR 8bit • Xung nhịp lớn nhất: 20Mhz • Bộ nhớ chương trình (FLASH): 32KB • Bộ nhớ EEPROM: 1KB • Bộ nhớ RAM: 2KB • Điện áp hoạt động rộng: 1.8V - 5.5V • Số timer: timer gồm timer 8-bit timer 16-bit • Số kênh xung PWM: kênh (1timer kênh) c) Nguyên lí hoạt động 21 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT Hình 14 Sơ đồ khối Vi Điều Khiển Điều kiện cần để Atmega328 hoạt động có thạch anh 16Mhz tạo dao động mạch reset 2.2.8 Quạt Sử dụng quạt chiều 12V 2A, có mức điều khiển quạt có tút điều khiển cho quạt quay Hình 15 Quạt chiều 12V 2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 22 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT Hình 16: Sơ đồ ngun lí 2.3 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN Begin 23 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT Khởi tạo hàm LCD,RF Khởi tạo biến nhiệt độ, chế độ Đọc nhiệt độ từ cảm biến Nhận liệu từ RF Mode = AUTO HAND Hiển thị LCD Kết thúc Hình 17 Lưu đồ thuật toán Ban đầu khởi tạo hàm LCD, RF, tạo thư viện, địa cho module cảm biến nhiệt độ, cài đặt chế độ quạt Vi xử lý đọc nhiệt độ từ cảm biến nhiệt độ đồng thời nhận liệu từ RF Khi chế độ (mode =0) lúc quạt chế độ tự động (tự quay 24 GVHD Ths Đinh Văn Tuấn Nhóm D9-DTVT theo mức nhiệt độ ), hiển thị “AUTO” LCD, ngược lại chế độ (else) chuyển sang chế độ tay (HAND), hiển thị lên LCD “HAND” • Lưu đồ thuật tốn Begin Auto T< 25 Quạt tắt 25