Đo và điều khiển tốc độ động cơ một chiều loại nhỏ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: Đo điều khiển tốc độ động chiều loại nhỏ -1- MỤC LỤC I MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Định hướng thiết kế Phương án thực Các bước thực Mô phần code II LÝ THUYẾT THỰC HIỆN Sơ đồ nguyên lý Các linh kiện sử dụng mạch Mô tả modul III LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN IV THIẾT KẾ MẠCH V ĐÁNH GIÁ SAI SỐ CỦA MẠCH ĐIỆN Sai số hệ thống Sai số ngẫu nhiên Một số kết đo VI KẾT LUẬN Nhận xét mạch Phương án cải tiến Xu hướng phát triển đề tài VII TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 5 16 16 18 18 39 40 41 41 42 42 43 43 43 44 45 I MỞ ĐẦU 1.Giới thiệu chung Ngày lĩnh vực khoa học kỹ thuật xuất khái niệm Kỹ thuật số vi xử lý điều khiển, với trợ giúp máy tính kỹ thuật vi xử lý điều khiển có phát triển mạnh mẽ đặc biệt phát triển nhanh chóng -2- họ vi xử lý điều khiển với tính Để phục vụ tốt cho môn học “Đo lường điều khiển tự động” chúng em thực đề tài: “Đo điều khiển tốc độ động chiều loại nhỏ” với mục đích tích luỹ kiến thức đặc biệt kinh nghiệm trình lắp mạch thực tế Định hướng thiết kế Thiết kế hệ vi xử lý bao gồm việc thiết kế tổ chức phần cứng viết phần mềm cho phần cứng mà ta thiết kế Việc xem xét tổ chức phần cứng chương trình phần mềm cho thiết kế vấn đề cần phải cân nhắc Vì tổ chức phần cứng phức tạp, có nhiều chức hỗ trợ cho yêu cầu thiết kế phần mềm giảm bớt dễ dàng thực lại đẩy cao giá thành chi phí cho phần cứng, chi phí bảo trì Ngược lại với phần cứng tối thiểu lại yêu cầu chương trình phần mềm phức tạp hơn, hoàn thiện hơn; lại cho phép bảo trì hệ thống dễ dàng việc phát triển tính hệ thống từ đưa giá cạnh tranh Từ yêu cầu nhận định ta có định hướng sơ cho thiết kế sau: Chọn vi xử lý Từ yêu cầu dùng VXL bit ta dự kiến dùng chip vi điều khiển thuộc họ MCS-51 Intel, mà cụ thể dùng chip 8051 lý sau: + Thứ 8051 thuộc họ MCS-51, chip vi điều khiển Đặc điểm chip vi điều khiển nói chung tích hợp với đầy đủ chức hệ VXL nhỏ, thích hợp với thiết kế hướng điều khiển Tức bao gồm: mạch VXL, nhớ chương trình liệu, đếm, tạo xung, cổng vào/ra nối tiếp song song, mạch điều khiển ngắt… + Thứ hai là, vi điều khiển 8051 với họ vi điều khiển khác nói chung năm gần phát triển theo hướng sau:  Giảm nhỏ dòng tiêu thụ  Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp CPU  Giảm điệp áp nguồn nuôi  Có thể mở rộng nhiều chức chip, mở rộng cho thiết kế lớn -3- Những đặc điểm dẫn đến đạt hai tính quan trọng là: giảm công suất tiêu thụ cho phép điều khiển thời gian thực nên mặt ứng dụng thích hợp với thiết kế hướng điều khiển + Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 hỗ trợ tập lệnh phong phú nên cho phép nhiều khả mềm dẻo vấn đề viết chương trình phần mềm điều khiển + Cuối là, chip thuộc họ MCS-51 sử dụng phổ biến coi chuẩn công nghiệp cho thiết kế khả dụng Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có chip 8051 dễ dàng nên mở khả thiết kế thực tế Vì lý mà việc lựa chọn vi điều khiển 8051 giải pháp hoàn toàn phù hợp cho thiết kế Phương án thực 3.1 Dùng cặp cảm biến thu phát đặt đối diện để xác định số vòng quay khoảng thời gian định Động có gắn đĩa quay có khe thủng đĩa ,mỗI khe quay qua cặp cảm biến hồng ngoạt thu phát tạo đột biến xung vòng quay 3.2 Sử dụng cảm biến phát đồng thời thu tín hiệu phản xạ ngược trở cách vạch số điểm trục động 3.3 Họ vi điều khiển AT89C51 có 32 đường xuất nhập liệu: P0 , P1 , P2, P3 Port bit phương án đặt sử dụng toàn bit P*.0 - P*.7 để xuất LED CA sử dụng mỗI Port 4bit sau giảI mã 74LS47 Như phải sử dụng LCD để hiển thị tốc độ động 3.4 Sử dụng hình LCD để hiển thị Các bước thực Sau nhận đồ án nhóm em đưa số bước sau để thực công việc: -4- 4.1 Nhập số vào LCD theo trình tự hàng trăm hàng chục hàng đơn vị Đo tốc độ động loại nhỏ (loại chiều xoay chiều), có gắn cánh quạt (số lượng cánh xác định) 4.2 Thực việc đo tốc độ thông qua số vòng quay cánh quạt cách sử dụng mạch sensor thu phát hồng ngoại 4.3 Việc hiển thị thực thông qua LCD (đo tốc độ khoảng thời gian phù hợp) Có khoảng thời gian để quan sát giá trị tốc độ 4.4 Việc đo động ta điều chỉnh cho tốc độ động ổn định ngưỡng định Nghĩa tốc độ động có sai số giới hạn Trong đồ án này, nhóm em điều chỉnh cho sai số động khoảng 2% Mô phần code // Mo PhongDlg.cpp : implementation file // #include "stdafx.h" #include "Mo Phong.h" #include "Mo PhongDlg.h" #include"math.h" #include "stdlib.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = FILE ; #endif ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App About class CAboutDlg : public CDialog { public: CAboutDlg(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(CAboutDlg) enum { IDD = IDD_ABOUTBOX }; //}}AFX_DATA -5- // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); support //}}AFX_VIRTUAL // DDX/DDV // Implementation protected: //{{AFX_MSG(CAboutDlg) //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() }; CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD) { //{{AFX_DATA_INIT(CAboutDlg) //}}AFX_DATA_INIT } void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) { CDialog::DoDataExchange(pDX); //{{AFX_DATA_MAP(CAboutDlg) //}}AFX_DATA_MAP } BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CAboutDlg) // No message handlers //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CMoPhongDlg dialog CMoPhongDlg::CMoPhongDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CMoPhongDlg::IDD, pParent) { //{{AFX_DATA_INIT(CMoPhongDlg) // NOTE: the ClassWizard will add member initialization here //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 -6- m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); } void CMoPhongDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) { CDialog::DoDataExchange(pDX); //{{AFX_DATA_MAP(CMoPhongDlg) DDX_Control(pDX, IDC_LED1, m_led1); DDX_Control(pDX, IDC_LED10, m_led10); DDX_Control(pDX, IDC_LED2, m_led2); DDX_Control(pDX, IDC_LED3, m_led3); DDX_Control(pDX, IDC_LED4, m_led4); DDX_Control(pDX, IDC_LED5, m_led5); DDX_Control(pDX, IDC_LED6, m_led6); DDX_Control(pDX, IDC_LED7, m_led7); DDX_Control(pDX, IDC_LED8, m_led8); DDX_Control(pDX, IDC_LED9, m_led9); //}}AFX_DATA_MAP } BEGIN_MESSAGE_MAP(CMoPhongDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CMoPhongDlg) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_HANGCHUC, OnHangchuc) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGDONVI, OnHangdonvi) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGNGHIN, OnHangnghin) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGTRAM, OnHangtram) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGVAN, OnHangvan) ON_BN_CLICKED(IDC_PAUSE, OnPause) ON_BN_CLICKED(IDC_RESET, OnReset) ON_BN_CLICKED(IDC_REVERSE, OnReverse) ON_WM_TIMER() ON_BN_CLICKED(IDC_START, OnStart) ON_WM_DESTROY() ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1) //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CMoPhongDlg message handlers BOOL CMoPhongDlg::OnInitDialog() -7- { CDialog::OnInitDialog(); // Add "About " menu item to system menu // IDM_ABOUTBOX must be in the system command range ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX); ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000); CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE); if (pSysMenu != NULL) { CString strAboutMenu; strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX); if (!strAboutMenu.IsEmpty()) { pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR); pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu); } } // Set the icon for this dialog The framework does this automatically // when the application's main window is not a dialog SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon // // TODO: Add extra initialization here m_1=0; m_2=m_3=m_4=m_5=m_6=m_7=m_8=m_9=m_10=0; m_led1.SetWindowText("0"); m_led2.SetWindowText("0"); m_led3.SetWindowText("0"); m_led4.SetWindowText("0"); m_led5.SetWindowText("0"); m_led6.SetWindowText("0"); m_led7.SetWindowText("0"); m_led8.SetWindowText("0"); m_led9.SetWindowText("0"); m_led10.SetWindowText("0"); m_degree=0; temp=TRUE; t=0; m_vong=0; return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control -8- } void CMoPhongDlg::OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam) { if ((nID & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX) { CAboutDlg dlgAbout; dlgAbout.DoModal(); } else { CDialog::OnSysCommand(nID, lParam); } } // If you add a minimize button to your dialog, you will need the code below // to draw the icon For MFC applications using the document/view model, // this is automatically done for you by the framework void CMoPhongDlg::OnPaint() { if (IsIconic()) { CPaintDC dc(this); // device context for painting SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0); // Center icon in client rectangle int cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON); int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON); CRect rect; GetClientRect(&rect); int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2; int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2; // Draw the icon dc.DrawIcon(x, y, m_hIcon); } else { CClientDC pDC(this); OnDraw(&pDC); CDialog::OnPaint(); } -9- } // The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags // the minimized window HCURSOR CMoPhongDlg::OnQueryDragIcon() { return (HCURSOR) m_hIcon; } void CMoPhongDlg::OnHangchuc() { if(m_4==9) m_4=0; else m_4++; CString s; s.Format("%d",m_4); m_led4.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnHangdonvi() { if(m_5==9) m_5=0; else m_5++; CString s; s.Format("%d",m_5); m_led5.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnHangnghin() { if(m_2==9) m_2=0; else m_2++; CString s; s.Format("%d",m_2); m_led2.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } -10- 10 11 12 13 14 VSS VCC VEE RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 I Đất Dương nguồn +5V Nguồn điều khiển tương phản RS = chọn ghi lệnh I RS = chọn ghi liệu R/W = đọc liệu I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O R/W = ghi Cho phép Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits c/ RS (Register Select) - chọn ghi: Có hai ghi quan trọng bên LCD Chân RS dùng để chọn ghi Nếu RS = ghi mã lệnh chọn, cho phép người dùng gửi lệnh chẳng hạn xoá hình, đưa trỏ đầu dòng v.v… Nếu RS = ghi liệu chọn cho phép người dùng gửi liệu cần hiển thị lên LCD d/ R/W (Read/Write) – chân đọc/ghi: Chân vào đọc/ghi cho phép người dùng đọc/ghi thông tin từ/lên LCD R/W = đọc, R/W = ghi f/ E (Enable) – chân cho phép: Chân E LCD sử dụng để chốt thông tin có chân liệu Khi liệu cấp đến chân liệu xung mức Cao-xuống-thấp áp đến chân E để LCD chốt liệu chân liệu Xung phải rộng tối thiểu 450ns g/ D0 – D7: Đây la chân liệu bits, dùng để gửi thông tin lên LCD đọc nội dung ghi LCD -31- Để hiển thị chữ số, mã ASCII chữ từ A đến Z, a đến z, số tự – gửi đến chân RS = Cũng có mã lệnh gửi đến LCD để xoá hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Cũng sử dụng RS = để kiểm tra bit cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận thông tin chưa Khi R/W = RS = cờ bận D7 thực chức sau: Nếu D7 = (cờ bận 1) có nghĩa LCD bận công việc bên không nhận thông tin nào, D7 = LCD sẵn sàng nhận thông tin Trong trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước ghi liệu lên LCD - LCD ghép nối với cổng p1.0… p1.7 cổng p1 cổng liệu dùng để chuyễndữ liệuvà chênh lệch giá trị, chân EN , RW, RS nối với chân vi xử lý có nhiệm vụ nói trên, chân thứ 15,16 lắp cho đèn LCD (ở ta không dùng ) 3.3 Phần đo động (khối sensor) Về phần gồm có phận sau: + Bộ thu phát hồng ngoại làm nhiệm vụ thu nhận tốc độ động Diode thu phát quang để đếm số vòng quay động qua đĩa chắn quang gắn vào trục motơ + Bộ so sánh ngưỡng LM324 làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu từ thu phát hồng ngoại thành tín hiệu TTL tương ứng đưa vào chân P1.0 vi điều khiển LM 324 có nhiệm vụ khuyếch đại thuật toán 74HC14 trigosmith hoạt động theo sườn tránh hoạt động dao động đường truyền -32- JP1s R 2s 1 - U TLP 621 74H C 14 r3 s 11 LM 324 J2s p 3 4 R 4s + G rd C s1 10k C U 2AsA 14 U 1AsA R s1 5V D 3s C O N LED Nguyên lý hoạt động mạch: Việc đo tốc độ động dựa vào trình đếm xung vi xử lí thông qua xung sensor thu phát (ứng với vòng quay động sensor phát xung đưa đếm vi xử lí) Thông qua chương trình lập trình sẵn vi xử lí, mạch đếm tính toán số liệu đo cho hiển thị kết Với khả lập trình vi xử lí cho phép tự động chọn thang đo (có thể thay đổi khoảng thời gian phép đo từ thay đổi thang đo theo giây hay phút ) Ngoài ra, vi xử lí cho phép phát triển thêm tính mạch điều khiển tốc độ động cần thiết , lưu giữ kết phép đo trước mở rộng khả ứng dụng nhiều lĩnh vực mạch (đo tần số , đo chu kì ) Nhờ sử dụng xung động thạch anh có độ xác ổn định cao nên vi xử lí cho phép loại bỏ sai số hệ thống “chậm” thời điểm “mở” “đóng” xung tín hiệu vào mạch tính toán 3.4 Phần động lực Mạch cầu H có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ, thay đổi điện áp đầu vào dẫn đến thay đổi thay đổi tốc độ động Nguyên lý hoạt động mạch cầu H: -33- 0V R _ IR F R _ IR F 3 10K R h4 tD tD IR F 10K R h3 2 IR F M + M R h2 2 tD IR F IR F R1 _ I R F R _ IR F 10K 10K R h1 24V Mạch cầu H mô tả hình Động nối với cực âm dương nguồn Chú ý MOSFET bên động bật lên thời điểm không ngắn mạch cháy Để động chạy theo chiều thuận, Q4 bật, Q1 có tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM Dòng điện hình -34- Q4 giữ cho tín hiệu PWM đi, dòng điện tiếp tục chảy quanh vòng cuối quan ốt bên Q3 Để động chạy theo chiều ngược, Q3 bật lên, Q2 có tín hiệu PWM: Q3 giữ cho tín hiệu PWM đi, dòng điện tiếp tục chảy vòng cuối điốt Q4: -35- Để phục hồi, ví dụ động quay theo chiều nghịch, động (bây hoạt động máy phát) cho dòng điện chảy qua phần ứng, qua điốt Q2, qua nguồn (và nạp cho nó) quay lại qua điốt Q3: 3.5 Phần nhập giá trị tốc độ ban đầu R1 R R R R RR RR RR RR R R R R R E S IS T O R S IP 10 11 12 13 14 15 16 17 P P P P P P P P 0 Khối tương đối đơn giản gồm có nút bấm hàng đơn vị hàng chục hàng trăm hàng nghìn hàng vạn ,nút reset ,pause , đảo chiều nút start.nó nối thông qua điện trở R1 vào cac chân p0.0 đến p0.7 ta nhập số vào nút bấm liệu 3.6.Khối động : H -36- Hoạt động động xác định có thay đổI tín hiệu xung nhận có chùm sáng từ cảm biến phát quang chiếu qua khe đạt cánh động xuống cảm biến thu quang Tín hiệu thu từ cảm biến hồng ngoạI có tính chất tuần hoàn động hoạt động theo chu kì Chính , ta xác định số vòng quay 1s Tín hiệu thu đựơc từ cảm biến chưa ổn định nhiều nguyên nhân khác Tín hiệu đưa vào IC khuếch đạI thuật toán để xử lý Giá trị điện áp tín hiệu khuếch đạI lên khoảng 12V tạI tín hiệu đưa vào chân p3.0 chờ xử lý Vi xử lý AT89c51 lập trình vớI đầu vào p3.0 Port vào ra: + Port : hàng đơn vị + Port 1: hàng chục + Port 2: hàng trăm Đặc điểm bật họ vi xử lý 8051 khả xử lý liệu theo bít Vì bít lập trình sau xuất trực tiếp chân cua LCD mà không cần thông phải qua giải mã 74ls47 Chu kỳ lấy mẫu s tốc độ động xác định bằng: Tốc độ động = (tổng số xung / 1s) / 3.7 Khối nguồn -37- SW J5 D VI VO 5V G N D U LM 7805 R R E S IS T O R D IO D E H EAD ER C 38 C AP N P S W K E Y -D P D T C C AP D LED G rd Nguồn điện thiết kế riêng sử dụng IC 7805 cho phép cung cấp điện áp ổn định V với điện áp vào thay đổi từ –12 V Mạch nguồn thiết kế nhằm giảm thiểu sai số không ổn định điện áp cung cấp cho mạch đếm hạn chế tăng điện áp đột ngột gây hỏng linh kiện, cụ thể tụ C3 C38 có nhiệm vụ ổn áp tránh dao động dòng điện, tượng sụt áp, diện trở R6 led có nhiệm vụ bảo vệ nguồn III LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN -38- Begin Nhập tốc độ, đưa LCD Thay đổi giá trị hay không Tính độ rộng xung Đưa động Lấy tín hiệu từ sensor, đưa LCD Lớn sai số cho phép p Tăng độ rộng xung Nhỏ sai số cho phép -39- Giảm độ rộng xung IV THIẾT KẾ MẠCH Sơ đồ mạch in -40- V ĐÁNH GIÁ SAI SỐ CỦA MẠCH ĐIỆN Sai số hệ thống 1.1 Sai số linh kiện Mạch điện có sử dụng số linh kiện điện tử , linh kiện điều kiện thường có sai số VD: vi xử lí 89c51 câu lệnh yêu cầu thời gian trễ định để thực thời gian lại phụ thuộc vào xung dao động thạch anh (có sai số trình sản xuất) điều gây ảnh hưởng đến thời gian đếm xung không xác với hàm Delay: định thời làm việc với tần số 1/12 tần số thạch anh tức 12/12= 0.1 Mhz Kết nhịp xung đồng hồ có chu kỳ T = 1/f = Ms đếm tiến hành đếm tăng sau chu kỳ T với dộ trễ tính = số đếm * Ms Ngoài tín hiệu qua khuếch đại qua cổng NOT có trễ thời gian đóng mở linh kiện dẫn đến đồng thời gian gây chuyển trạng thái tín hiệu cách ngẫu nhiên gây sai lệch phép đếm xung (còn gọi sai số +1) 1.2 Sai số nguồn tín hiệu Nguồn tín hiệu tạo từ mạch sensor thu phát hồng ngoại Mức điện áp có tín hiệu (đã qua khuếch đại) 3,5 - V tín hiệu 02,5 V Tuy nhiên trình thu phát tín hiệu động quay với tốc độ cao dẫn đến chuyển mức không kịp đáp ứng tạo nên dãy xung ứng với mức “1” “0” mức điện áp không nằm mức Đây nguyên nhân gây sai số mạch điện 1.3 Sai số cách xử lí kết đo Trong trình đo chưa tính thông số kí sinh mạch Trong chương trình chưa xem xét đến độ trễ câu lệnh, chưa tìm cách xử lí độ nhiễu tín hiệu -41- Mạch tạo nguồn tín hiệu sensor, mức tín hiệu chuẩn khoảng cách 5cm, độ ổn định chưa cao chịu ảnh hưởng nguồn sáng bên (ánh sáng tự nhiên, ánh sáng đèn ) Trong tập ánh sáng phòng có ảnh hưởng lớn đến sai số phép đo can nhiễu đến thu nhận sensor Tuy nhiên điều hạn chế mạch khống chế độ nhạy sensor Sai số ngẫu nhiên Trong qua trình đo động có độ rung định (tuỳ thuộc vào mức điện áp cung cấp) dẫn đến sai khác việc thu xử lí tín hiệu sensor Điều kiện bên có ảnh hưởng đến mạch: độ sáng, độ ẩm Nguồn điện cung cấp cho mạch không ổn định dẫn đến điều kiện làm việc thiết bị không xác Bên cạnh trình đo có sai số chủ quan người đo: không giữ khoảng cách sensor thu phát , không cẩn thận qua trình đo Một số kết đo Với nguồn cung cấp cho động : 12V lần : nhập giá trị đầu vào : 5999 vòng /1ph giá trị đo lần : : 5975vòng /1 ph : 3500 vòng / 1ph 3494vòng /1ph lần : 2000 vòng / 1ph 1980 vòng/1ph Sai số tương đối : 0.5% -42- VI KẾT LUẬN Nhận xét mạch a Ưu điểm: Mạch đơn giản, dễ lắp đặt sửa chữa, chi phí thấp - Mạch cho phép đo tốc độ nhiều loại động cơ, với khoảng giới hạn lớn - Mạch có độ xác tương đối, có khả phát triển thêm chức (kết nối máy tính, ) Có khả ứng dụng thực tế: Như việc hiển thị tốc độ số loại máy, điều khiển tốc độ máy móc theo ý muốn người sử dụng Mạch chạy tương đối ổn định ,dùngphối hợp trở kháng mạch cầu H Mạch sử dụng đot phát quang dựa tái hợp điện tử lỗ trống lớp tiếp xúc PN b Khuyết điểm: - Mạch sai số linh kiện: - Chịu ảnh hưởng nhiễu ánh sáng đến khối thu phát sensor - Sensor cho phép đo khoảng cách tương đối ngắn Phương án cải tiến - Cải thiện khả khối thu phát: nâng cao khả chống nhiễu khả thu phát sensor (tăng khuyếch đại, sử dụng sensor thu phát trực tiếp) - Thêm số tính năng: + Sử dụng phương pháp điều khiển tốc độ phương pháp thay đổi độ rộng xung PWM + Thêm khả lưu giữ giá trị đa đo cần xuất hiển thị nút bấm -43- Xu hướng phát triển đề tài - Sản phẩm phát triển thêm chức đo khác đo nhiệt độ, độ ẩm, áp suất điều khiển, khống chế Hơn chức liên quan đến bổ trợ kiểm soát lẫn theo yêu cầu người sử dụng - Sản phẩm phát triển thành máy đo loại động lớn hơn, đồng thời có hướng xử lý khác cho loại tốc độ, thời gian khác ta phát triển thành máy đo cài thực chưong trình nhập vào máy, quy trình công nghiệp -44- VII TÀI LIỆU THAM KHẢO - Kỹ thuật mạch điện tử Phạm Minh Hà - Kỹ thuật số Nguyễn Thúy Vân - Kỹ thuật đo lường điện tử Vũ Quý Điềm 4- Cấu trúc lập trình vi điều khiển 8051…………Nguyễn Tăng Cường Phan Quốc Thắng 5- Lập trình họ vi điều khiển 8051………………… Tống Văn On -45- [...]... tốc độ động cơ là đưa ra tín hiệu biểu diễn tốc độ yêu cầu, và điều khiển động cơ theo tốc độ đấy Bộ điều khiển có thể có hoặc không thật sự đo tốc độ động cơ Nếu có thì goi là điều khiển tốc độ có phản hồi hoặc điều khiển tốc độ vòng kín, nếu không thì gọi là điều khiển tốc độ vòng mở Điều khiển tốc độ có phản hồi tốt hơn nhưng phức tạp hơn Động cơ có rất nhiều kiểu, và đầu ra của bộ điều khiển tốc độ. .. tốc độ của động cơ với các dạng khác nhau là khác nhau b/ Lý thuyết điều khiển tốc độ động cơ một chiều: Tốc độ của động cơ một chiều tỉ lệ trực tiếp với nguồn cấp, vì vậy nếu ta giảm điện áp cung cấp từ 12V xuống 6V, động cơ sẽ chạy với tốc độ bằng một nửa trước đó Bộ điều khiển tốc độ động cơ làm việc trên nguyên lý biến đổi điện áp trung bình cấp cho động cơ Có thể đơn giản chỉ bằng cách điều chỉnh... của mạch (đo tần số , đo chu kì ) Nhờ sử dụng xung động bộ của thạch anh có độ chính xác và ổn định cao nên vi xử lí cho phép loại bỏ sai số của hệ thống do sự “chậm” của thời điểm “mở” và “đóng” các xung của tín hiệu đi vào mạch tính toán 3.4 Phần động lực Mạch cầu H có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ, thay đổi điện áp đầu vào dẫn đến thay đổi thay đổi tốc độ của động cơ Nguyên lý hoạt động của... mạch động lực Khối thu phát Động cơ Sơ đồ nguyên lý: -16- -17- 2 Các linh kiện sử dụng trong mạch - IC khuếch đại LM324 - Vi điều khiển 80c52 - LCD , 74HC14, điện trở quang, … - Một số linh kiện phụ khác: thạch anh 12 Mhz, sensor thu phát hồng ngoại, tụ 33p, tụ 10 uF, trở - Môtơ điện một chiều DC 12V 3 Mô tả các modul 3.1 Khối vi xử lý Điều khiển tốc độ động cơ a/ Giới thiệu: Mục đích của điều khiển tốc. .. hoạt động theo sườn tránh các hoạt động dao động trên đường truyền -32- JP1s R 2s 4 1 1 - 1 2 3 U 3 TLP 621 74H C 14 r3 s 2 7 11 LM 324 J2s p 3 3 4 2 4 2 R 4s + G rd 3 C s1 10k C U 2AsA 1 3 14 U 1AsA R s1 5V D 3s C O N 3 LED Nguyên lý hoạt động của mạch: Việc đo tốc độ của động cơ dựa vào quá trình đếm xung của vi xử lí thông qua các xung của bộ sensor thu phát (ứng với mỗi vòng quay của động cơ sensor... Registers): Vi điều khiển 8051 là một bộ vi điều khiển đa năng với nhiều chế độ hoạt động khác nhau được thiết lập thông qua các thanh ghi chức năng đặc biệt SFRs Các thanh ghi chức năng đặc biệt của vi điều khiển 8051 gồm có: + P0, P1, P2, P3: Các cổng vào ra, mỗi bít ứng với 1 chân của vi điều khiển Các chân này hoạt động ở mức logic âm + SP (Stack Pointer): Đây là con trỏ ngăn xếp của vi điều khiển Thanh... dùng ) 3.3 Phần đo động cơ (khối sensor) Về phần này thì gồm có những bộ phận sau: + Bộ thu phát hồng ngoại làm nhiệm vụ thu nhận tốc độ động cơ bằng Diode thu phát quang để đếm số vòng quay của động cơ qua một đĩa chắn quang gắn vào trục của motơ + Bộ so sánh ngưỡng LM324 làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu từ bộ thu phát hồng ngoại thành tín hiệu TTL tương ứng đưa vào chân P1.0 của vi điều khiển LM 324 có... I R F 3 1 R _ IR F 1 3 10K 3 10K R h1 24V Mạch cầu H được mô tả trong hình dưới đây Động cơ được nối với các cực âm và dương của nguồn Chú ý là chỉ một MOSFET ở mỗi bên của động cơ được bật lên tại một thời điểm nếu không nó sẽ ngắn mạch và cháy Để động cơ chạy theo chiều thuận, Q4 được bật, Q1 có tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM Dòng điện được chỉ ra trong hình dưới đây -34- Q4 được giữ sao cho... trong của Q3 Để động cơ chạy theo chiều ngược, Q3 được bật lên, Q2 có tín hiệu PWM: Q3 được giữ sao cho khi tín hiệu PWM mất đi, dòng điện tiếp tục chảy trong vòng cuối của điốt trong Q4: -35- Để phục hồi, ví dụ như khi động cơ đang quay theo chiều nghịch, động cơ (bây giờ đang hoạt động như một máy phát) cho dòng điện chảy qua phần ứng, qua điốt của Q2, qua nguồn (và do đó nạp cho nó) và quay lại qua... mạch đếm sẽ tính toán số liệu đo được và cho hiển thị kết quả Với khả năng lập trình được vi xử lí cho phép tự động chọn thang đo (có thể thay đổi khoảng thời gian trong phép đo từ đó thay đổi thang đo theo giây hay phút ) Ngoài ra, vi xử lí còn cho phép phát triển thêm các tính năng của mạch như điều khiển tốc độ của động cơ khi cần thiết , lưu giữ các kết quả của các phép đo trước đó mở rộng khả năng ... thật đo tốc độ động Nếu có goi điều khiển tốc độ có phản hồi điều khiển tốc độ vòng kín, không gọi điều khiển tốc độ vòng mở Điều khiển tốc độ có phản hồi tốt phức tạp Động có nhiều kiểu, đầu điều. .. điện chiều DC 12V Mô tả modul 3.1 Khối vi xử lý Điều khiển tốc độ động a/ Giới thiệu: Mục đích điều khiển tốc độ động đưa tín hiệu biểu diễn tốc độ yêu cầu, điều khiển động theo tốc độ Bộ điều khiển. .. điều khiển tốc độ động với dạng khác khác b/ Lý thuyết điều khiển tốc độ động chiều: Tốc độ động chiều tỉ lệ trực tiếp với nguồn cấp, ta giảm điện áp cung cấp từ 12V xuống 6V, động chạy với tốc độ