Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Ngành điện tử nói chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Để thúc đẩy nề kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ tréco đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa ra các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu của xã hội. Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao.Để các sinh viên có tăng khả năng tư duy và làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án: “Tính toán, thiết kế mạch điều khiển điều khiển nhiệt độ giàn nóng“ nhằm củng cố về mặt kiến thức trong quá trình thực tế.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài : Tính toán , thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ giàn nóng . Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Xuân Hòa Sinh viên thực hiện : Đoàn Văn Lợi Lớp : 121121 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Hòa Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015 1 Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Hưng yên, ngày … tháng … năm 2014 Chữ ký của giáo viên 2 Trang Mục lục : CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG 5 1.1 Tồng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ôtô 5 - Giàn nóng : giải nhiệt và ngưng tụ ga điều hòa 6 CHƯƠNG 2: LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 6 2.2.2 Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A 9 Hình 2.1 Sơ đồ chân PIC16F877A 9 2.2.3 Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A 9 2.2.4 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 11 2.8. IC ổn áp 7805 31 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 37 KẾT LUẬN 44 3 Trang LỜI NÓI ĐẦU ùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Ngành điện tử nói chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Để thúc đẩy nề kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ tréco đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa ra các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu của xã hội. Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao. C Để các sinh viên có tăng khả năng tư duy và làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án: “Tính toán, thiết kế mạch điều khiển điều khiển nhiệt độ giàn nóng“ nhằm củng cố về mặt kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng với sự lỗ lực cố gắng của bản thân, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ án của em về mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót. Chúng em mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của thầy giáo : Nguyễn Xuân Hòa trong khoa để đồ án của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn cô giáo cùng với các thầy giáo trong khoa đã giúp chúng em hoàn thành đồ án. 4 Trang CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG 1.1Tồng quan về hệ thống điều hòa không khí trên ôtô 1.1.1 Công dụng - Đưa không khí sạch vào trong xe - Duy trì nhiệt độ không khí trong xe ở nhiệt độ thích hợp 1.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí Hệ thống điều hòa không khí ôtô có 3 chức năng chính: - Làm mát : bằng cách thổi không khí qua giàn lạnh của hệ thống điều hòa trước khi đưa vào khoang lái. Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí - Sưởi ấm không khí trong xe: Bằng cách thổi không khí qua két sưởi trước khi vào khoang lái. Két sưởi được làm nóng bằng nước làm mát động cơ . 5 Trang Hình 1.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống điều hòa - Hút ẩm không khí trong xe: Khi dòng không khí được thổi qua giàn lạnh, nhiệt độ không khí giảm đột ngột, nước trong không khí sẽ nhưng tụ lại trong khay và được xả ra ngoài. - Giàn nóng : giải nhiệt và ngưng tụ ga điều hòa Hình 1.3 Một số bộ phận trong hệ thống CHƯƠNG 2: LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 6 Trang 2.1 Linh kiện mạch điện tử • 1 IC PIC 16F877P • 6 Điện trở • 1 PC 817 • 1 IRF 540 • 1 LED • 2 Tụ điện • 1 Ổn áp 7805 • 1 Diode cầu • 1 Cảm biến nhiệt độ • 1 Công tắc 2.2 Vi điều khiển PIC 16F877A 2.2.1 Giới thiệu chung - PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên. - Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM, Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau: - Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam. - Giá thành không quá đắt. - Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập. - Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051. - Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC. Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,… - Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp,… 7 Trang - Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như: 6811 của Motorola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog, PIC 16* của Microchip Technology …Trong đề tài này chỉ trình bày một bộ vi điều khiển trong số trên (Pic 16F877A). Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau : - 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard - Flash và Rom có thể tuỳ chọn 256 byte đến 256 kbybe - Các cổng xuất/nhập (mức lôgic từ 0v đến 5v, ứng với mức logic 0 và 1) - 8/16 bit timer - Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/ không đồng bộ - Bộ chuyển đổi ADC - Bộ so sánh điện áp - MSSP Pripheral dùng cho các giao tiếp I2C, SPI - Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/ xoá lên tới hàng triệu lần - Modul điều khiển động cơ, đọc encoder - Hỗ trợ giao tiếp USB - Hỗ trợ điều khiển Ethernet - Hỗ trợ giao tiếp CAN - Hỗ trợ giao tiếp LIN - Hỗ trợ giao tiếp IRDA - DSP những tính năng xử lý tín hiệu số 8 Trang 2.2.2 Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A Hình 2.1 Sơ đồ chân PIC16F877A 2.2.3 Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A - Chỉ có 35 cấu trúc lệnh - Hầu hết các cấu trúc lệnh chỉ mất một chu kỳ máy, ngoại trừ lệnh rẻ nhánh chương trình mất hai chu kỳ máy - Tốc độ làm việc: xung clock đến 20MHz, tốc độ thực thi lệnh 200ns - 8K*14 words của bộ nhớ chương trình ( flash program memory) - 368*8 byte bộ nhớ dữ liệu RAM - 256*8 byte bộ nhớ dữ liệu EEPROM Đặc điểm ngoại vi: - Timer 0: 8 bit timer/counter với 8 bít bộ chia tỉ lệ 9 Trang - Timer 1: 16 bit timer/counter với bộ chia tỉ lệ có thể tăng lên trong chế độ Sleep theo xung đồng hồ bên ngoài - Timer2 : 8 bit timer/counter - Hai Modul capture, compare, PWM + Capturre 16 bit có độ phân giải 12,5ns + Compare 16 bit có độ phân giải 200ns + PWM 16 bít có độ phân giải 10 bit. - Cổng giao tiếp nối tiếp đồng bộ với chế độ Master và Master/ Slave. - Bộ truyền nhận nối tiếp vạn năng. - Cổng Slave song song 8 bit được điều khiển đọc ghi từ bên ngoài. Đặc điểm tương tự: - Độ phân giải 10 bit với 8 kênh chuyển đổi tương tự- số. - Modul so sánh tương tự gồm: + Hai modul so sánh tương tự. + Modul tham chiếu điện áp trên chip(VEF) có thể lập trình được ,có thể lập trình nhiều chức năng đầu vào từ các đầu vào và điện áp bên trong. + Hai đầu ra so sánh có thể sử dụng bên ngoài. Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như: + Bộ nhớ Flash có khả năng ghi xoá được 100.000 lần. + Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xoá được 1.000.000 lần. + Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm. + Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. + Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Cicuit Serial Programming) thông qua hai chân. + Watchdog timer với bộ dao động trong. + Chức năng bảo mật mã chương trình . + Chế độ SLEEP + Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau. 10 Trang [...]... một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n - Tương tự như bóng đèn tròn bình thường nhưng không có dây tóc ở giữa, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác 2.6.2 Cấu tạo - Mỗi điểm LED (Light Emitting Diode) là một diode cực nh , phát sáng do sự vận động của các electron bên trong môi trường bán dẫn Để chiếu sáng toàn bộ màn hình, các đèn... Diode bán dẫn * Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt Trang 35 động trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều 2.10 - Cảm biến nhiệt độ (LM 35) LM 35 là cảm biến nhiệt độ analog Nhiệt. .. các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,1 25W đến 0,5 W • • Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W Điện trở s , điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện trở này có vỏ bọc s , khi hoạt động chúng toả nhiệt • 2.3.7 Công xuất của điện trở Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo công thức P = U... biến nhiệt độ analog Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35 → Đơn vị nhiệt độ: °C → Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C Hình Sơ đồ chân của LM35 LM 35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới 150°C LM35 có hiệu năng cao, công suất tiêu thụ là 60uA Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một... là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là bản cực t , được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi (không kh , giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh ) Hình 2.15 Cấu tạo tụ điện Giá trị của tụ điện là điện dung, được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF ), nano Fara (nF) hay picro Fara... PC817 dùng để cách ly giữa mạch điều khiển với mạch điện công suất Nó có cấu tạo như hình vẽ sau : Hình 2.12: Kích thước chân và cấu trúc bên trong của PC 817 Trang 18 Gồm một diode phát quang và một photo transistor Khi có điện áp điều khiển đặt vào diode nó phát ra quang Ánh sáng này kích hoạt cực B của photo transistor làm transistor này dẫn Do đó mạch điện điều khiển và mạch điện công suất được cách... Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A Hình 2.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 2.3 Điện trở Trang 11 2.3.1 Khái niệm điện trở Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nh , vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật theo Điện trở của dây dẫn Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính. .. làm điện áp chân E của đèn tăng , và ngược lại Cách mắc 2.9 Diode (Đi ốt) Bán dẫn Trang 32 2.9.1 - Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống... cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ Trang 19 Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N G : Gate gọi là cực cổng S : Source gọi là cực nguồn D : Drain gọi là cực máng Trong đó : G là cực điều khiển được cách lý hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi lớp điện môi cực mỏng nhưng có độ cách điện cực lớn dioxit-silic (Sio2) Hai cực còn lại là cực gốc (S) và cực máng (D) Cực máng là... bộ dao động tạo ra từ trường Vì do đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên Nó thường thấy trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao Trang 22 2.6 Diot quang – LED 2.6.1 Khái niệm -Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng - LED (viết tắt của Light Emitting Diode, tạm dịch: điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại Giống như điốt, LED được