ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Đo tốc độ động cơ điện, bộ điều khiển lập trình Đo tốc độ động cơ điện, Ngôn ngữ lập trình Đo tốc độ động cơ[.]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Đo tốc độ động điện, điều khiển lập trình Đo tốc độ động điện, Ngơn ngữ lập trình Đo tốc độ động điện, Thực thi chương trình , LẬP TRÌNH Đo tốc độ động điện MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU II. NHIỆM VỤ iii LÝ THUYẾT THỰC HIỆN 1. Sơ đô khối mạch đô tốc độ Sơ đồ khối mạch hiển thị chiều quay A PHẦN 1: ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1. Khối chuyển vòng quay sang xung điện 2. Khối khuyếch đại tạo dạng tín hiệu 3. Khối cổng 4. Khối xung mở cổng, xoá và reset 5. Khối đếm giải mã hiển thị B PHẦN 2: HIỂN THỊ CHIỀU QUAY Dùng mạch đồng 2 Dùng mạch không đồng V. PHẦN NGUỒN VI MẠCH NGUYÊN LÝ Mạch đo tốc độ Mạch hiển thị chiều quay V KẾT LUẬN I.MỞ ĐẦU Trong phát triển kỹ thuật điện tử ngày nay, kỹ thuật số dần chiếm ưu số lượng ứng dụng nhiều thiết bị điện tử từ dân dụng chuyên dụng, nhiều lĩnh vực đo lường, điều khiển, v.v… nhờ vào nhiều ưu điểm Có thể nói, tảng kỹ thuật số mạch logic số dựa kết hợp cổng logic mà ngày tích hợp IC số Trên sở kiến thức học môn học: Kỹ thuật số khuôn khổ đồ án môn học: Thiết kế mạch logic số, thiết kế mạch logic số với đề tài là: Thiết kế hệ thống đo tốc độ động có hiển thị chiều quay Với mục đích tìm hiểu thêm lĩnh vực kỹ thuật số, nâng cao kiến thức Song kiến thức cịn hạn hẹp thời gian thực không nhiều nên đề tài chúng tơi cịn nhiều sai sót, hạn chế Mặc dù cố gắng phần thiết kế tính tốn chi tiết mạch, thông số đơi cịn mang tính lý thuyết, chưa thực tế Chúng tơi mong có góp ý sửa chữa để đề tài có tính khả thi phương diện kinh tế kỹ thuật Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Nam Quân hướng dẫn giúp đỡ chúng em thiết kế hoàn thành đề tài II.NHIỆM VỤ: Vấn đề nêu đặt cho ta nhiệm vụ cần thực hiện: 1.Đo(chỉ thị) tốc độ động điện với sai số cho phép(sai số cho phép đề tài chọn 1%) 2.Hiện(chỉ thị) chiều quay động điện III.LÝ THUYẾT THỰC HIỆN: Sơ đồ khối để thực nhiệm vụ nêu trên: 1.Phần thị tốc độ: Hoặc ngược lại ta dùng vật trung gian đĩa chắn từ cách tuần hoàn nam châm cố định cảm biến từ : Biên độ suất điện động cuộn dây E phụ thuộc chủ yếu yếu tố: +Khoảng cach cuộn dây(đầu từ) vật trung gian.Khoảng cách(khe từ) lớn E nhỏ +Tốc độ quay động cơ:E tỉ lệ với tốc độ quay.Khi tốc độ quay bé,E nhỏ để phát vị trí tốc độ quay chết Cảm biến quang: Cảm biến quang dùng nguồn phát sáng thích hợp với cảm biến quang vật trung gian quay có lỗ,đường vát,hoặc mặt phản xạ +Nguồn sáng: LED,IR-LED,LAZER +Cảm biến quang: PHOTODIODE,PHOTOTRANSISTOR,PHOTO-JFET, PHOTORESISTOR,PHOTOTHYRISTOR Khi động quay,ánh sáng gặp lỗ(hình a>),gặp mặt phản xạ(hình b>) tới đầu thu quang.Khi đầu thu quang ta thu xung điện.Biên độ xung điện chủ yếu phụ thuộc: +Thông lượng ánh sáng ỉ tới đầu thu quang: ỉ lớn biên độ xung điện lớn +Độ nhậy đầu thu quang KL: Chọn phương án: Dùng cảm biến quang hình a> +Nguồn phát quang: IR-LED hồng ngoại phát sóng hồng ngoại gần +Cảm biến quang: PHOTOTRANSISTOR IR-LED, PHOTOTRANSISTOR lấy thực tế mạch IRLED, PHOTOTRANSISTOR mạch Mouse máy tính Khơng biết cảm biến quang mạch Mouse có phải PHOTOTRANSISTOR khơng,hay PHOTO-JFET 2.Khối khuếch đại tín hiệu xung điện tạo dạng: *Tín hiệu xung thu khối chuyển vịng quay sang xung nhỏ,do cần phải khuếch đại tín hiệu lên để sử dụng Một mạch khuếch đại tín hiệu số cho đầu mức logic “1” có xung mức “0” khơng có xung Do thiết kế Logic nên phần tương tự không cần quan trọng -> không thiết kế chi tiết *Tín hiệu thu ban đầu chưa hẳn dạng xung vng chuẩn,vì tín hiệu cần qua tạo dạng để trở thành xung vuông chuẩn.Đơn giản ta chọn mạch OR(tạo từ phần tử NOR của IC SN7402): Tạo dạng dùng Smith-Trigo chuyên dụng hơn! *Tín hiệu khối khuếch đại tín hiệu xung điện tạo dạng tín hiệu mạch tạo dạng KL: Do Mouse chuuyển vòng quay sang xung điện đưa vào máy tính nên tín hiệu ra tín hiệu logic.Như tồn khối chuyển vòng quay sang xung điện,khối khuếch đại tạo dạng tận dụng từ Mouse.Tín *Xét tx=1phút: Trong trường hợp thực đo tốc độ quay động theo vịng/phút cịn thực phần sai số: với sai số phép đo x% thực đục bìa (100/x) lỗ Nhưng vì tx q dài nên khơng thực tế.Do khơng chọn khả *Xét tx Số lỗ đục bìa dùng đơn vị (vịng/phút) là: 60/tx lỗ Với phần sai số x% ta phải đục lỗ liên tiếp (100/x - 1) lỗ Vậy với trường hợp này,tổng số lỗ phải đục bìa: (60/tx.100/x) lỗ KL: +Chọn tx=4(s),khi thiết kế mạch thực tế thể hiện x%=10% > Tổng số lỗ đục: 150 lỗ +Vì lý tạo thêm xung xóa trạng thái khối đếm sau chu kì đo, chọn tạo tx từ mạch tạo xung đa hài T=1s: Timer 555 C1= 10uF ; C2= 0.1uF ; R= 62KOhm ; VR=(0 – 50) Kohm(cụ thể 20Kohm) Tạo tx=4(s) từ mạch đa hài Timer 555(T=1(s)): Tín hiệu đa hài đưa vào làm xung đếm đếm 8(đếm thuận,mã BCD bit).Khi tín hiệu bit cao Qc đếm là tín hiệu khối xung mở cổng với đơn vị mở cổng tx Phần tử AND input thuộc IC 74LS15 Phần tử OR input thuộc IC 4072 Phần tử OR input thuộc IC 4075 Phần tử NOT thuộc IC SN7404 Nhận xét: Tránh Hazard hàm số? *KL: Chọn phương án mạch không đồng với khối thị dùng đèn LED bình thường (điện áp 3-6v)cho đầu Z1,Z2 mạch V. VẤN ĐỀ CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG: Nguồn chiều.( 5V ) Điện áp cung cấp cho chân Vcc IC làm việc thưòng nằm khoảng từ 4.5V– 5.5V Một vài IC có dải điện áp khác chút : = 4.75V; max > 5V Để tạo dòng chiều ổn định cung cấp cho IC dùng hai phương án sau: Chỉnh lưu dòng xoay chiều hạ áp, sau cho qua mạch ổn áp 5V Dùng nguồn chiều có sẵn ( khác 5V ), qua chỉnh đơn giản gần 5V - Xét phương án 1: Sơ đồ nguyên lý mạch Dòng xoay chiều 220V bên sơ cấp biến áp T hạ áp xuống 9V~ bên thứ cấp Qua chỉnh lưu cầu thu dịng chiều 9V Tụ C1,C2 có tác dụng lọc thành phần xoay chiều điện áp chiều không ổn định Qua mạch điện ổn áp IC 7805 thu dòng chiều ổn định có giá trị 5V Để có giá trị điện áp ổn định 5V yêu cầu điện áp chiều đầu vào phải >= 7V - Xét phương án : Nguồn chiều pin pin ghép lại cho ta điện áp >= 4.5V ( giá trị điện áp tối thiểu để cung cấp cho đa số IC ) Thông thường nên chọn điện áp từ 4.8V – 5.5V trình làm việc, tiêu hao suy giảm, giá trị điện áp < 4.8V cho thời gian làm việc ngắn Nếu ghép pin tiểu 1.5V nối tiếp nguồn 6V Sau dùng diode hạ áp 0.6V để có nguồn ý với giá trị 5.4V Sơ đồ mạch : Nếu dùng pin 9V cho qua mạch ổn áp IC 7805 phương án để có giá trị điện áp chuẩn 5V dùng diode hạ áp 0.6V để có điện áp chấp nhận VI SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: VII.KẾT LUẬN: Căn vào sơ lý thuyết, phương án đưa có nhiều cách lựa chon việc lắp ráp mạch thực tế, phương án lua chọn chua phương án tối ưu, theo chúng tơi phương án hợp lý cho việc lắp mạch thực tế Tuy lắp mạch thực tế song đồ án mang tính lý thuyết khả áp dụng vào thực tế chưa cao, việc sác định tốc độ động xác định tốc độ tĩnh thời điểm định, tốc độ động biến thiên liên tục vói tốc độ nhanh tốc độ đo khơng sác Mở rộng: Tận dụng mạch Mouse -> Hiểu hoạt động mạch mouse,hệ điều hành xử lí tín hiệu di chuyển vị trí chuột ta có phương án: dùng mạch mouse nhận tín hiệu chiều quay,đưa tín hiệu vào máy tính qua cổng vào mouse nối với máy tính,viết chương trình vi xử lí thị tốc độ chiều quay ... Sau dùng diode hạ áp 0.6V để có nguồn ý với giá trị 5.4V Sơ đồ mạch : Nếu dùng pin 9V cho qua mạch ổn áp IC 7805 phương án để có giá trị điện áp chuẩn 5V dùng diode hạ áp 0.6V để có điện. .. tử AND input thuộc IC 74LS15 Phần tử OR input thuộc IC 4072 Phần tử OR input thuộc IC 4075 Phần tử NOT thuộc IC SN7404 Nhận xét: Tránh Hazard hàm số? *KL: Chọn phương án. .. Khi động quay,ánh sáng gặp lỗ(hình a>),gặp mặt phản xạ(hình b>) tới đầu thu quang.Khi đầu thu quang ta thu xung điện. Biên độ xung điện chủ yếu phụ thuộc: +Thông lượng ánh sáng ỉ tới đầu thu