THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU TỪ XA

MỤC LỤC NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 5 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 1.1 Các linh kiện thụ động 8 1.1.1 Điện trở 8 1.1.2 Tụ điện 10 1.1.3 Diode 13 1. 2 Bộ Vi Điều Khiển PIC 16F877A 17 1.3 IC Opto (loại PC817C). 25 1.4. L7805T 26 1.5 MOSFET 27 1.6. Động cơ một chiều 31 1.7.Lý thuyết về điều chế độ rộng xung PWM 38 1.8 .Bộ điều khiển từ xa RF CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 42 2.1 Sơ đồ khối. 42 2.2 Sơ đồ khối nguồn 42 2.3. khối động lực 43 2.4.Khối điều khiển 46 3.1 Sơ đồ nguyên lý chung 47 3.2 Sơ đồ board mạch 48 3.3 Sơ đồ bố trí linh kiện 49 3.4. Lưu đồ thuật toán 50 3.5. chương trình 51 KẾT LUẬN 57 1.Kết quả đạt được 57 2.Hướng phát triển 57 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thế giới đã bước vào một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực. Con người biết ứng dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất để nâng cao năng suất chất lượng rút ngắn thời gian sản xuất. Trong những năm gần đây, công nghệ vi điện tử phát triển. sự ra đời của các vi mạch với ưu điểm nhỏ gọn dung lượng lớn, cực lớn với giá thành hợp với khả năng của người sử dụng... đã mang lại những thay đổi sâu sắc cho ngành kỹ thuật điện tử. Mạch số đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng. Sự phát triển hối hả của nền đại công nghiệp nên sự cạnh tranh của các mặt hàng trên thị trường diễn ra càng mạnh. Do đó chúng em đã chọn đề tài môn học là “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU TỪ XA“ nhằm phục vụ cho thực tế của đời sống. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy ĐOÀN VĂN TUẤN chúng em đã thực hiện đề tài của mình với tính năng như yêu cầu của thị trường. Cùng với sự nỗ lực của bản thân nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên sẽ không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô cùng các bạn nhằm đóng góp để phát triển thêm đề tài.

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ngày ……Tháng ……Năm 2012 Giáo Viên Hướng Dẫn ĐOÀN VĂN TUẤN 1 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ngày ……Tháng ……Năm 2012 Giáo Viên Phản Biện 2 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thế giới đã bước vào một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh vực. Con người biết ứng dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất để nâng cao năng suất chất lượng rút ngắn thời gian sản xuất. Trong những năm gần đây, công nghệ vi điện tử phát triển. sự ra đời của các vi mạch với ưu điểm nhỏ gọn dung lượng lớn, cực lớn với giá thành hợp với khả năng của người sử dụng đã mang lại những thay đổi sâu sắc cho ngành kỹ thuật điện tử. Mạch số đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng và chuyên dụng. Sự phát triển hối hả của nền đại công nghiệp nên sự cạnh tranh của các mặt hàng trên thị trường diễn ra càng mạnh. Do đó chúng em đã chọn đề tài môn học là “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU TỪ XA“ nhằm phục vụ cho thực tế của đời sống. 3 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Được sự hướng dẫn tận tình của thầy ĐOÀN VĂN TUẤN chúng em đã thực hiện đề tài của mình với tính năng như yêu cầu của thị trường. Cùng với sự nỗ lực của bản thân nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên sẽ không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô cùng các bạn nhằm đóng góp để phát triển thêm đề tài. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoá học : 2009-2013 Ngành học : Điện tử công nghiệp. Lớp : Đ-ĐTK7.2 TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU TỪ XA. I. Dữ liệu cho trước: - PIC 16F877A, các linh kiện cần thiết liên quan. - Hệ thống có thể điều khiển được các động cơ có công suất <=60W, điện áp <=24VDC. 4 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - Thao tác điều khiển bao gồm đảo chiều, tăng giảm tốc độ bằng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM). - Remote có các phím nhấn điều khiển việc đảo chiều, tăng giảm tốc độ từ xa. - Hệ thống có cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch động lực để đảm bảo chống nhiễu cho bộ điều khiển. - Các tài liệu, xưởng thực hành, vật dụng hỗ trợ liên quan. II.Nội dung cần hoàn thành: - Bản báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần, từng tháng. - Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thiết kế và thi công mạch, hướng phát triển và phạm vi ứng dụng của đề tài). - Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ module. - Sản phẩm phải hoạt động tốt, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, đáp ứng đúng các yêu cầu của giáo viên hướng dẫn. - Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định. Nhóm SV thực hiện 1. Mai Văn Họa 2. Vũ Trọng Hùng 3. Nguyễn Xuân Thiệp Giáo viên hướng dẫn: ĐOÀN VĂN TUẤN Ngày giao đề tài : …/… /2012 Ngày hoàn thành : … /… /2012 5 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ý TƯỞNG THIẾT KẾ Thiết kế động cơ một chiều có chức năng thực hiện các yêu cầu điều khiển đảo chiều và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. 6 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Các yêu cầu : - Điều khiển động cơ DC từ xa - Điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp PWM - Mạch có hệ thống có cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch động lực để đảm bảo chống nhiễu cho bộ điều khiển nên ta sử dụng IC opto để cách ly quang. - Điều khiển chính xác, tin cậy và ổn định. - Thiết kế đơn giản Phương án thực hiện - Đưa ra ý tưởng thiết kế - Thiết kế phần cứng bao gồm :mạch điều khiển, mạch công suất,thiết bị điều khiển từ xa. - Xác định nội dung cần thực hiện. - Vẽ lưu đồ thuật toán và viết chương trình để diều khiển động cơ. - Cân chỉnh lại để phù hợp với thực tế CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Các linh kiện thụ động 7 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 1.1.1 Điện trở -Khái niệm về điện trở. Điện trở :Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. -Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau. Hình1.1: Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử. Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý. - Đơn vị của điện trở • Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ • 1KΩ = 1000 Ω • 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch -Phân loại điện trở. 8 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ • Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W • Điện trở công suất : Là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W. • Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công suất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt. Hình1.2: Các điện trở : 2W – 1W – 0,5W – 0,25W Hình 1.3: Điện trở sứ hay trở nhiệt 1.1.3 Tụ điện - Cấu tạo của tụ điện : Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá. 9 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Hình 1.7: Cấu tạo tụ gốm, cấu tạo tụ hoá - Hình dáng thực tế của tụ điện. Hình1.8: Hình dạng của tụ gốm. - Điện dung đơn vị và ký hiệu của tụ điện * Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực theo công thức : 10 [...]... tính cơ tự nhiên ϖ 0 Mđm M ϖ0 b) Đặc tính cơ nhân tạo ϖ M 0 Hình 1.28: đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo Phân loại: Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ các động cơ Theo đó ứng với mỗi cách ta có các loại động cơ điện loại: Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng : - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập - Động. .. +UPS và điều khiển mô tơ  IRF9540: Là mosfet loại P - Hoạt động với điện áp VDSSMAX = -100V, RDS(ON) = 0,20Ω, ID = -19A 1.7 Động cơ một chiều -Khái niệm: Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết bị điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào... điện (vào dây dẫn) và làm dây dẫn chuyển động Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng - Ưu điểm của động cơ một chiều: Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được... độc lập - Động cơ điện một chiều kích từ song song - Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp - Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp - Kích thích độc lập: khi nguồn một chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên : I = Iư - Kích thích song song: khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp ko đổi, mạch kích từ được mắc song... Hình 1.26: Hình ảnh động cơ điện một chiều Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen quay của động cơ: ϖ = f(M) hoặc n = f(M) trong đó : ϖ - tốc độ góc(rad/s) n – tốc độ quay (v/ph) M – momen(Nm) Có hai loại đặc tính cơ : đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo: 35 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ω ω ωo ωo ϖ0... các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần ) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao Ngày nay hiệu suất của động cơ điện một chiều công suất nhỏ khoảng 75% ÷ 85%, ở động cơ điện công suất trung bình và lớn khoảng 85% ÷ 94% Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều. .. lý làm việc của động cơ điện một chiều Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng - Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ đẻ sinh ra từ thông kích từ - Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần ứng Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có điện Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm rôto quay Chiều của lực được... kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường Gồm có mạch từ và dây cuốn kích thích lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được kích từ bằng nam châm điện) - mạch từ được làm bằng sắt từ (thép đúc, thép đặc ) - Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ (êmay).Các cuộn dây điện từ này được nối tiếp với nhau  Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ. .. dòng điện dữ nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiều của suất điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải, ở động cơ một chiếu sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện động Phương trình cân bằng điện áp : U = Eư + Rư.Iư +Iư didt 34 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN mạch roto KHOA ĐIỆN – ĐIỆN... chỉnh tốc độ có đảo chiều của động cơ một chiều kích từ độc lập Phương pháp được chọn là bộ băm xung đây có thể chưa là phương pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất nhưng nó được sử dụng rộng rãi bởi những tính năng và đặc điểm mà ta sẽ phân tích và đề cập sau này Cấu tạo của động cơ điện một chiều: Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh (stato) và phần động (roto) - phần . thực hiện các công việc theo từng tuần, từng tháng. - Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thiết kế và thi công mạch, hướng phát. tốt, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, đáp ứng đúng các yêu cầu của giáo viên hướng dẫn. - Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định. Nhóm SV thực hiện 1. Mai Văn Họa 2 viết chương trình để diều khiển động cơ. - Cân chỉnh lại để phù hợp với thực tế CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Các linh kiện thụ động 7 TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 1.1.1 Điện trở -Khái