Đang tải... (xem toàn văn)
Điểm A bảo vệ đồ án, THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC(STEP MOTOR), có ứng dụng điều khiển không dây qua module bluetooth, bài gồm chi tiết đấu nối, code chương trình có chú thích câu lệnh......................................... mại zô mại zô
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC (STEP MOTOR) Giảng viên hướng dẫn : TS Đoàn Thị Hương Giang Sinh viên thực hiện: Lớp : D14 CNKTDK2 Hà Nội, tháng năm 2023 MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH LỜI MỞI ĐẦU Như biết kỹ thuật vi điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Các vi điều khiển có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần chip vi mạch nhỏ, thay tủ điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Vi điều khiển góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà cịn góp phần to lớn vào việc phát triển thơng tin Chính lý trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển điều mà sinh viên ngành điện phải quan tâm Đó nhu cầu cần thiết cấp bách sinh viên, đề tài thực đáp ứng nhu cầu Mặc dù vi điều khiển bước dài để tiếp cận với kỹ thuật việc có sớm chiều Để tìm hiểu vi điều khiển cách khoa học mang lại hiệu cao làm tảng cho việc xâm nhập vào hệ thống tối tân Việc trang bị kiến thức vi điều khiển cho sinh viên cần thiết Xuất phát từ thực tiển em đến định Thiết kế mạch điều khiển động độ động bước (Step Motor) nhằm đáp ứng nhu cầu ham muốn học hỏi thân giúp cho bạn sinh viên dễ tiếp cận hiểu sâu vi điều khiển arduino Tuy nhiên thời gian có hạn kiến thức chun mơn cịn hạn chế nên q trình thực đồ án khơng thể tránh thiếu sót định Vì vậy, chúng em mong giúp đỡ, ý kiến đóng góp thầy cô tất bạn để đồ án hoàn thiện Chúng em chân thành cảm ơn! LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Đồn Thị Hương Giang Cơ hướng dẫn giúp đỡ tận tình chúng em nghiên cứu hoàn thành tốt đồ án Những lời nhận xét góp ý hướng dẫn thầy giúp chúng em có định hướng đắn trình thực đồ án, giúp chúng em nhìn ưu khuyết điểm đồ án bước khắc phục để có kết tốt Chúng em xin cảm ơn thầy cô khoa Điều Khiển Tự Động Hóa, mơn Vi Xử Lý Đo Lường Điều Khiển tận tình bảo, truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành, công nghệ cách làm việc nhóm đề hồn thành tốt đồ án mơn học Hà Nội, tháng năm 2023 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1.1 Giới thiệu đề tài Hiện nay, nhờ phát triển khoa học kĩ thuật, q trình cơng nghiệp hóa đại hóa diễn cách nhanh chóng tồn cầu Các nhà máy dần thay sức lao động người máy móc dây chuyền sản xuất Trong sống thường nhật phát triển ứng dụng, đưa robot làm công việc thường ngày lặp lặp lại hay công việc dọn dẹp nhà v.v Trong máy móc robot có động để giúp cấu hoạt động Thực tế, robot nhỏ thường dùng động chiều Với u cầu điều khiển xác người ta thường dùng động bước đặc điểm cấu tạo cách thức hoạt động mang đến xác lớn sai số trường hợp cụ thể định chúng em cụ thể chương Từ phát triển với kiến thức học tập trường, chúng em muốn tìm hiểu thực hành điều khiển động bước Đây sở cho phát triển robot đa nhiệm phục vụ sống hàng ngày Đồng thời hiển thị lên LCD để thuận lợi cho việc giao tiếp người thiết bị cần điều khiển 1.2 Vai trò động điện sản xuất Hiện nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất loại động điện ngày ứng dụng rộng rãi so với loại động sử dụng lượng xăng, dầu khí, đốt… Động điện máy điện dùng để chuyển đổi lượng điện sang lượng cơ.Động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lị vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thơng gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặc biệt đầu máy xe lửa.Trong công nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang, chúng động bước nhỏ Sở dĩ, động điện đánh giá cao ứng dụng phổ biến nhiều lĩnh vực nguyên tắc hoạt động vô thông minh Động điện bao gồm phận gọi rotor stator Khi cuộn dây rotor stator nối với nguồn điện, từ trường tạo xung quanh tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay mômen Đa số động điện hoạt động theo nguyên lý điện từ Các động điện từ Dựa vào nguyên lí hoạt động có lực học cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm từ trường Nhờ mà động hoạt động liên tục, bền bỉ tiết kiệm lượng a Ưu điểm - Có điều khiển mạch hở - Duy trì mô men tốt (không cần phanh, biến tốc) - Giá thành rẻ - Mômen xoắn cao tốc độ thấp - Chi phí bảo dưỡng thấp (khơng có chổi quét) - Định vị xác b Nhược điểm - Động làm việc không đểu, đặc biệt ỏ tốc độ thấp (điều khiển đầy bước) - Tiêu thụ dịng điện khơng phụ thuộc vào tải - Kích cỡ hạn chế - Làm việc ồn - Mô men giảm theo tốc độ - Khơng có phản hồi nên xảy sai số c Các phương pháp điều khiển sử dụng động bước Động bước điều khiển nhiều cách khác từ thiết bị thô sơ nút bấm, mạch điện-điện tử cách sử dụng vận hành thiết bị đơn giản đòi hỏi người vận hành phải có mặt trực tiếp trường để sử dụng thiết bị điều khiển Ngày nay, công nghệ kỹ thuật điện-điện tử, công nghệ thông tin phát triển, giải pháp tự động hóa điều khiển ngày áp dụng rộng rãi đời sống , sản xuất Việc sử dụng tự động hóa điều khiển đáp ứng việc điều khiển thiết bị khác lúc nơi mà không cần có mặt trường, tiết kiệm thời gian, cơng sức cho người sử dụng Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu đề tài chúng em tập trung vào vấn đề sau: - Tìm hiểu, lựa chọn động chiều - Tìm hiểu, lựa chọn linh kiện, thiết bị hệ thống điều khiển như: LCD 16x2, module ULN2003, , loại nút bấm, điện trở, tụ điện… Thiết kế hệ thống điều khiển động bước sử dụng vi điều khiển theo yêu cầu công nghệ đề tài d Lựa chọn thiết bị a Động bước Đề tài yêu cầu đối tượng điều khiển động bước, để phù hợp với yêu cầu đề tài trình tìm hiểu, thiết kế, nên chúng em chọn động bước 28BYJ-48: - Điện áp cung cấp: 5VDC - Số phase: Động bước chúng em sử dụng có cực cấu giảm tốc để tăng momen xoắn Góc bước động 5,64 ° Nhưng xét giảm tốc, góc bước trục đầu 5,64°/64° b Module ULN2003 Để điều khiển động bưóc, chúng em sử dụng module ULN2003 Dựa vào thông số động bước, chọn module ULN2003 có thơng số sau: - Điện áp đầu vào: ~ 12 VDC - Tín hiệu ngõ vào: chân in1, in2, in3, in4 - Tín hiệu ngõ ra: Jack cắm động bước 28BYJ-48 - led hiển thị trạng thái hoạt động động c Vi điều khiển Đối với vi điều khiển , chúng em sử dụng vi điều khiển AT89C52 thuộc họ vi điều khiển MCS51 : - Điện áp hoạt động: 4V - 5.5V - Dịng điện ni vi điều khiển: 25mA - Dòng đầu Port cỡ 15mA d Nút bấm Để điều khiển chọn chế độ chạy cho động cơ, chúng em sử dụng nút bấm vuông cỡ 6x6x5mm có thơng số sau: - Nút nhấn chịu điện áp định mức: AC 250V - Tải định mức : DC 12V 50mA - Trở kháng định mức tắt (OFF): ≥100MΩ - Trở kháng định mức mở (ON): ≤0.03Ω 1.3 Nhiệm vụ yêu cầu kĩ thuật Thiết kế mạch điều khiển động DC 5V với yêu cầu quay thuận, quay ngược, dừng hẳn Thực thao tác điều chỉnh chức thơng qua nút ấn bao gồm phím bấm điều chỉnh quay thuận nửa bước, quay nghịch nửa bước cấp độ ( tăng giảm ), dừng cấp độ quay Thông qua nút ấn cho phép ta điều chỉnh động làm việc mong muốn Hệ thống cho phép hiển thị trình làm việc sử dụng LCD để thơng báo trạng thái động Thông qua đề tài, làm quen với cách thức, nguyên lý điều khiển đối tượng động bước - Tìm hiểu thực tế linh kiện, IC - Viết chương trình cho vi điều khiển thực thành công theo yêu cầu đề - Tìm hiểu hướng phát triển đề tài, nâng cao chất lượng hệ thống Chi phí cho hệ thống không cao, phù hợp với yêu cầu kinh tế CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN Tổng quan arduino uno 1.1 Lịch sử Arduino bo mạch vi điều khiển nhóm giáo sư sinh viên nước Ý thiết kế đưa vào năm 2005 Mạch Arduino sử dụng để cảm nhận điều khiển nhiều đối tượng khác Nó thực nhiều nhiệm vụ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, nhiều đối tượng khác Ngoài mạch cịn có khả liên kết với nhiều module khác module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A, ….để tăng khả ứng dụng mạch Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM, Atmel 32-bit,… Hiện phần cứng Arduino có tất phiên bản, Tuy nhiên phiên thường sử dụng nhiều Arduino Uno Arduino Mega 1.2 Arduino uno r3 + Cấu Tạo: Hình 2.1: Arduino uno Nhắc tới dịng mạch Arduino dùng để lập trình, mà người ta thường nói tới dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch phát triển tới hệ thứ (R3) Bạn bắt đầu đến với Arduino qua thứ Bạn dùng Arduino Nano khuyên bạn nên dùng Một vài thông số Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Bảng 2.1: Thông số chân arduino 1.3 Năng lượng Arduino UNO cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB cấp nguồn ngồi với điện áp khuyên dùng 7-12V DC giới hạn 6-20V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt ngưỡng giới hạn trên, bạn làm hỏng Arduino UNO 1.4 Các chân lượng