Đồ án thiết kế hệ thống báo và hiển thị số kilomet còn lại của xe đạp điện

KHOA CƠ KHÍ Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Bộ môn Cơ điện tử Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIÊT KẾ HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế hệ thống đo lường để đo hiển thị số kilomet lại pin xe đạp điện Nội dung: 1.Tổng quan hệ thống xe đạp điện 2.Tính toán thiết kế mạch đo hệ thống đo 3.Mô mạch đo Sinh viên: NGUYỄN TUẤN ANH – DTK1151010489 TRẦN VĂN CHUNG – DTK1151010066 TRIỆU TIẾN CƯỜNG – DTK1151010230 Lớp: K47 CDT 01 Hướng dẫn: DƯƠNG CÔNG ĐỊNH Ngày giao đề: ………………………………… Ngày hoàn thành: ………………………………… Trưởng Bộ Môn Giáo viên hướng dẫn (Ký tên) (Ký tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày , khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển đổi Từng ngày ,từng tác động trực tiếp tới đời sống người Các hệ thống điện tử tham gia vào công nghiệp làm tăng suất lao động , giảm bớt sức lao động người Có thể nói điện tử ngành mũi nhọn có bước tiến vượt bậc công nghệ ứng dụng sống Trong lĩnh vực sản xuất đời sống hàng ngày Việc đo lường đại lượng vật lý đóng vai trò quan trọng từ người sử dụng biết thông số làm việc từ khống chế điều khiển cho chúng phù hợp với mục đích Hiện sinh viên năm thứ trường đại học kỹ thuật công nghiệp , chúng em có nhìn sâu hơn, tổng quát ngành lựa chọn thiết kế sản phẩm cụ thể có ứng dụng thực tế để sau trường em ứng dụng nhiều vào thực tế Với mục đích tìm hiểu thiết kế hệ thống đo lường , chúng em lựa chọn đề tài : Thiết kế hệ thống đo lường để đo hiển thị số kilomet lại pin xe đạp điện Mặc dù dẫn tận tình giảng viên hướng dẫn , chúng em cố gắng khối lượng kiến thúc thời gian có hạn , không tránh khỏi thiếu sót mong thầy cô thông cảm Chúng em mong đón nhận ý kiến từ thầy cô bạn để tiếp tục mở rộng hướng nghiên cứu cho đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG TRONG XE ĐẠP ĐIỆN 1.1 Lịch sử hình thành phát triển xe đạp điện 1.1.1 Lịch sử hình thành Trong thập niên 1890, xe đạp điện ghi chép sáng chế khác Mỹ, ví dụ, vào ngày 31 tháng 12 năm 1895, Ogden Bolton Jr cấp sáng chế Hoa Kỳ 552.271 cho xe đạp chạy pin với "6 cực bàn chải chuyển mạch trực tiếp (DC) động trung tâm gắn kết bánh xe phía sau." Không có bánh động kéo lên đến 100 ampe (A) từ pin 10-volt Hai năm sau đó,vào năm 1897, Ô-sê W Libbey Boston phát minh xe điện (US Patent 596.272), chạy " động tăng điện gấp đôi", động thiết kế bên trung tâm trục bánh xe Sau đó, vào năm cuối 1990 Giant Lafree tái phát minh cải tiến thành xe đạp điện Giant đẹp thời trang Đến năm 1898, Mathew J Steffens cấp sáng chế cho xe đạp điện cải tiến ông với thiết kế bánh sau xe đạp sử dụng vành đai lái xe dọc theo cạnh bên bánh xe Sau đó, vào năm 1899, John Schnepf trao sáng chế với thiết kế bánh xe phía sau ma sát theo style xe đạp điện nay, sáng chế Schnepf sau kiểm nghiệm lại phát triển G.A Wood Jr, thiết bị ông sử dụng động mã lực phân đoạn, kết nối thông qua loạt bánh 1.1.2 Sự phát triển xe đạp điện Ước lượng từ năm 1993-2004, sản xuất xe đạp điện tăng trưởng khoảng 35% Tuy nhiên, theo Gardner năm 1995 sản xuất xe đạp thường xuyên giảm so với mức đỉnh 107 triệu đơn vị Nhìn chung có gia tăng phạm vi tốc độ tăng trưởng loại xe Vào năm 2001, thuật ngữ xe đạp lượng, "pedelec", xe đạp chân hỗ trợ, xe đạp trợ lực thường sử dụng để đề cập đến xe đạp điện Các loại xe máy điện tham khảo nhiều mô hình xe đạp điện, cải tiến tốc độ với vận tốc đạt tới 80 km/h (50 mph) Trước đó, số xe đạp điện sử dụng loại pin axit chì cồng kềnh đắt tiền, Tuy nhiên sau mô hình thường sử dụng NiMH, NiCd / pin Li-ion cung cấp nhẹ hơn, pin dung lượng dày đặc hơn.Nhờ ứng dụng công nghệ tiên tiến giúp tăng dung lượng pin nên xe điện đời vượt qua hành trình dài gần trăm số với lần sạc Đến trước năm 2007, xe đạp điện cho chiếm từ 10% đến 20% tất xe hai bánh đường phố nhiều thành phố lớn Từ phát minh sáng chế ban đầu, xe điện ngày cải tiến nhiều mẫu mã, tính công dụng nó, đa dạng phù hợp với lứa tuổi 1.2Tổng quan xe đạp điện 1.2.1 Xe đạp điện lợi ích xã hội Đã thời xe đạp có mặt khắp nẻo đường Bởi lúc phương tiện, nhiên liệu khó khăn xe đạp phương tiện để lại lúc giờ, nên thời điểm đó, nhà sản xuất người tiêu dùng quan tâm đến kiểu dáng, tính số yếu tố kỹ thuật khác Còn xe máy trở thành phương tiện phổ thông, người tiêu dùng lại sử dụng xe đạp, xe đạp điện với kiểu dáng, tính kỹ thuật vừa lạ, lại vừa không thua xe máy yêu cầu sử dụng Đặc biệt tình hình tai nạn giao thông gia tăng yêu cầu bảo vệ môi trường mặt hàng xe đạp, xe đạp điện bắt đầu phát triển Bởi mặt lợi ích mà khách hàng có sử dụng xe đạp điện là: Mỗi lít xăng (giá khoảng 20.000 đồng) khách hàng chừng 40 đến 50km sử dụng cho xe máy, với xe đạp điện khách hàng cần lần nạp điện (khoảng 1Kwh điện, giá 1.000 đồng) sử dụng liên tục 60km với tốc độ tối đa 35km/giờ Nếu sử dụng bình quân lít xăng/ngày năm khách hàng tiết kiệm gần 4.000.000 đồng + Sử dụng xe đạp điện bảo vệ môi trường Lượng khí thải lớn từ phương tiện chạy xăng làm cho thành phố trở nên ô nhiễm việc sử dụng xe đạp điện góp phần bảo vệ khí + Về phương diện kĩ thuật, động xe điện ưu việt xe xăng nhiều: Hiệu suất động xăng khoảng 30%, xe điện lên tới 90% Bên cạnh độ bền động điện cao hơn, rung, hư hỏng trình sử dụng +Xe điện hợp thời trang: Khác hẳn với xe máy, xe điện trở nên hợp thời trang so với xe máy, thiết kế đơn giản nên việc thiết kế trang trí ấn tượng xe động xăng + Vận hành êm, không sử dụng xăng dầu, không gây ô nhiễm môi trường + Không bắt buộc phải đăng ký xe, không bắt buộc đội nón bảo hiểm (tuy nhiên khuyến cáo bạn đội mũ bảo hiểm an toàn mình), không cần lái xe + Giá nhiên liệu ngày tăng, môi trường ô nhiễm, sử dụng xe đạp điện điều tốt Theo tính toán, chi phí sạc điện để sử dụng cho xe đạp điện ngày khoảng 2.000 đồng, dùng xe gắn máy trung bình phải 8.000 đồng/ngày Đƣợc biết, bình điện xe đạp điện sạc đầy từ 4-8 đƣợc từ 35km-80 km, giá bình ắc quy dao động từ 450.000-800.000 đồng, không đắt cho ngƣời sử dụng Cùng với lợi ích xã hội khác, bảo đảm an toàn giao thông, phù hợp với mức thu nhập, xu hướng chuyển sang dùng xe đạp điện phù hợp với người tiêu dùng Việt Nam + Vừa chạy điện, vừa sử dụng bàn đạp xe đạp thông thường Kích thước trọng lượng xe gọn nhẹ, khoảng 28-35 kg Tốc độ tối đa vào khoảng 20-30 km/h lần nạp điện chạy khoảng 4060km Một số tiện ích xe đạp điện Trung Quốc đèn pha, có công tơ mét hiển thị tốc độ báo điện ắc quy, bình ắc quy đƣợc che kín nên khó vô nước , tính số nhà sản xuất xe nước khắc phục, làm được, giá không đắt xe nhập Sử dụng xe đạp điện sản xuất nước người tiêu dùng thụ hưởng chế độ bảo hành hậu chu đáo 1.2.2 Một số hãng xe đạp điện có mặt thị trường việt nam Xe Trung Quốc sản xuất: có thương hiệu sản xuất từ nhà máy trung ương địa phương như: Jili, Asama, robo… Xe Nhật Bản: đa phần hàng qua sử dụng, nhiên mẫu mã không bắt mắt hàng Trung Quốc sản xuất nhiều người dùng ưa thích chuộng hàng Nhật, giá vừa phải Các nước khác chủ yếu Đài loan với sản phẩm: Yamaha, Bridgestone Trong nước sản xuất với thương hiệu: Delta, Lieha Hàng nước thường đơn điệu mẫu mã, mầu sắc, có giá rẻ nước song không hấp dẫn người tiêu dùng Để chọn xe đạp điện phù hợp với khả tài sở thích người tương đối dễ dàng Tuy nhiên để sử dụng hiệu thuận tiện lại vấn đề người tiêu dùng quan tâm Ngoài kiểu dáng, mầu sắc ưa thích, mua bạn nên ý đến thông số kỹ thuật: + Công suất động cơ: tính Watt (250W, 350W ) + Xe sử dụng bình điện (ácquy): bình + Điện áp dòng điện bình: 12V 12Ah Nếu thông số có giá trị lớn, có nghĩa xe có tính kỹ thuật cao Ngoài ra, lưu ý thêm thông số dung lượng bình ác quy: Đi km sạc đầy bình thời gian sạc Tùy theo nhà sản xuất , có loại phải sạc chưa hết bình, có xe phải sử dụng hết bình sạc đảm bảo tuổi thọ bình Vị trí đặt bình điện, điều tốc động quan trọng: vị trí khô xe, động cơ, điều tốc bình điện có tuổi thọ cao ngược lại Trong đề tài ta chọn xe đạp điện ICATS H3 hãng Yamaha 1.2.3 Xe đạp điện Yamaha ICATS H3 1.2.3.1 Ưu điểm - Giá thành rẻ so với hãng xe khác - Yamaha Icats H3 với yên xe thấp, nên phù hợp với người có chiều cao khiêm tốn, với chỗ để chân vừa tầm, tạo thoải mái cho người - Thiết kế bánh chắn, với khớp đũa xe chắn, dễ dàng thay trường hợp hỏng hóc - Bàn đạp trợ lực xe tiện dụng xe bị hết điện, dắt loại xe bàn đạp trợ lực - Xe chạy ác quy nên có tốc độ cao - Khả phóng điện tốt nhất, mạnh nhiều so với loại pin, giúp cho xe có động mạnh mẽ hơn, đó, xe có tốc độ cao nhiều so với dòng xe chạy pin - Dể thay hỏng hóc 1.2.3.2 Nhược điểm - Chính phải dùng lượng nhiều lõi ắc quy xe đạp điện, thế, khối lượng xe đạp điện chạy ắc quy thường có khối lượng 50 kg, chí lên đến 80kg, đó, khó nhọc cho người dắt di chuyển - Thời gian sạc đầy điện thường kéo dài so với điện chạy pin với khoảng 8-10 sạc đầy - Nhanh bị hỏng hơn, đó, khoảng sau năm sử dụng, người dùng lại phải thay ắc quy cho xe, nên tốn Ngoài ra, việc trời mưa làm ắc quy bị ẩm, đó, nhanh hỏng công suất phóng điện không đạt ban đầu - So sánh với xe đạp chạy pin quãng đường mà xe chạy ắc quy thấp nhiều, với quãng đường tối đa chạy sạc đầy pin khoảng 30 - 40 km, đó, dễ dẫn đến tình trạng xe bị hết điện nên người dùng phải dắt 1.2.3.3 Thông số Xe đạp điện Yamaha ICATS H3 Hình 1.1: Xe đạp điện Yamaha ICATS H3 Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe Yamaha ICATS H3 Ngoại hình Chiều dài x Chiều rộng x Chiều cao Chiều cao yên xe Đường kính bánh xe 1683x590x1045(mm) 750mm Bánh trước : 18"×2.125", Bánh sau : 18"×2.125" Tính Vận hành Cách thức thao tác Quãng đường pin đầy Vận tốc tối đa Phụ kiện xe Ắc quy Sạc điện Thời gian sạc Điện áp Động xe Điện áp động Chú thích Trọng lượng xe Khả chở vật nặng Bảo vệ tụt áp Bảo vệ dòng Động điện Tự động 55km 25km/h - 35km/h 48V -12Ah – 14Ah Tự động ngắt Ắc quy đầy – 220v - 50Hz Động 3fa 48V -12Ah – 14Ah 50kg 100kg 41V 16A 1.2.4 Cấu tạo hệ thống xe đạp điện Trong xe đạp điện gồm có phần : − − − − Phần đo hiển thị Phần mạch nạp pin pin Nguồn động lực truyền động Phần điều khiển 1.2.4.1 Phần nguồn nạp pin pin Hiện xe đạp điện sử dụng phổ biến nguồn pin ác qui công nghệ tiên tiến người ta áp dụng loại pin lithium có đặc điểm tốt tiện lợi nhiều so với pin ắc qui như: cấu tạo chủ yếu từ axit chì , xe đạp điện cần trung bình 4-6 bình ắc qui để hoạt động , với ắc qui làm cho xe đạp điện trở nên khac nặng cồng kềnh , bên cạnh việc tháo lắp bình khó khăn bình cỉ quãng đường 20km-30km nhược điểm lớn bình hỏng gây ảnh hưởng lớn tới môi trường người Ta xét nguồn ắc qui sử dụng phổ biến Phần mạch nạp điện ac qui : Hình 1.2: Mạch nạp điện cho xe đạp điện Mạch nạp ác quy gồm có thành phần hình , sử dụng công nghệ switching sử dụng xung điều khiển (PWM) thường biến đổi nguồn xoay chiều thành chiều chuyển vào motor Thường có phương thức nạp điện, lúc đầu cho nạp nguồn dòng (thường chọn dòng khoảng 3A), sau chuyển qua nạp nguồn áp (cho mức áp khoảng 39V) sau giữ cho nạp theo chế độ trì (nạp bù với dòng khoảng 100mA) 1.2.4.2 Nguồn động lực truyền động Nguồn động lực để xe đạp điện chuyển động nguồn motor Có hai loại motor dùng : ban đầu người ta sử dụng motor DC chạy chổi than ,nhưng loại nhanh hỏng mòn chổi than hay khuyết vành đồng Loại hai có ưu điểm motor cảm ứng pha dùng linh kiện bán dẫn hiệu ứng Hall Trong đồ án em xét tới loại motor cảm ứng pha Truyền động : nghiên cứu chế tạo xe đạp điện ban đầu motor lắp vị trí bàn đạp tốc độ xe tải lớn nên xích nhanh hỏng người ta chuyển vị trí bánh sau khả tải tốt hẳn xe đạp điện có phẩn điều chỉnh tốc độ hộp tăng tốc độ quay gồm có bánh xe răng, bánh xe có vành nhựa giúp điều chỉnh tốc đọ cho xe 1.2.4.3 Phần điều khiển Có hai loại riêng biệt điều khiển thiết kế để phù hợp với hai động chải động không chổi than Động không chổi than trở nên phổ biến chi phí điều khiển tiếp tục giảm ( Xem trang động DC bao gồm khác biệt hai loại ) Bộ điều khiển cho động không chổi than : E- xe đạp yêu cầu mô-men xoắn ban đầu cao mô hình sử dụng động không chổi than thường có hội trường cảm biến chuyển mạch để đo tốc độ Một điều khiển điện tử cung cấp hỗ trợ chức đầu vào cảm biến , tốc độ xe lực lượng cần thiết Các điều khiển thường cung cấp chiết điều chỉnh tốc độ động , kiểm soát tốc độ vòng kín cho điều chỉnh tốc độ xác , logic bảo vệ áp , dòng bảo vệ nhiệt Bộ điều khiển sử dụng điều chế độ rộng xung để điều chỉnh sức mạnh cho động Đôi hỗ trợ cung cấp cho hệ thống phanh tái tạo phanh không thường xuyên trọng lượng thấp xe đạp giới hạn thu hồi lượng An thực mô tả ứng dụng ghi cho 200 W , 24 V DC không chổi than ( BLDC ) động Bộ điều khiển cho động chải : động chải sử dụng xe đạp điện trở nên phổ biến hiệu thấp thực chất chúng Bộ điều khiển cho động chải nhiên đơn giản nhiều rẻ thực tế họ không yêu cầu thông tin phản hồi cảm biến hội trường thường thiết kế để điều khiển vòng hở 1.2.4.4 Phần đo hiển thị + Khối hiển thị : Có nhiều cách để thị : dùng LCD , led …Để đơn giản hóa giảm giá thành chúng em chọn hiển thị LED Về cấu tạo led đơn giản , gồm có led đơn led hình dạng led hình tròn phía bên phải led cực anot (cực +) catot(cực -) nối chung với cực lại led nối tới chân riêng để điều khiển 10 - Serial port : port nối tiếp - Address/data : địa chỉ/dữ liệu 2.3.1 Các hệ vi xử lý - Thế hệ (1971 - 1973): vi xử lý bit, đại diện 4004, 4040, 8080 (Intel) hay IPM-16(National Semiconductor) + Độ dài word thường bit (có thể lớn hơn) + Chế tạo công nghệ PMOS với mật độ phần tử nhỏ, tốc độ thấp, dòng tải thấp giá thành rẻ + Tốc độ 10 ÷ 60 µs / lệnh với tần số xung nhịp 0.1 ÷ 0.8 MHz + Tập lệnh đơn giản phải cần nhiều vi mạch phụ trợ - Thế hệ (1974 - 1977): vi xử lý bit, đại diện 8080, 8085 (Intel) hay Z80 (Zilog) + Tập lệnh phong phú + Địa đến 64 KB Một số vi xử lý phân biệt 256 địa cho thiết bị ngoại vi + Sử dụng công nghệ NMOS hay CMOS + Tốc độ ÷ µs / lệnh với tần số xung nhịp ÷ MHz - Thế hệ (1978 - 1982): vi xử lý 16 bit, đại diện 68000/68010 (Motorola) hay 8086/80286/80386 (Intel) + Tập lệnh đa dạng với lệnh nhân, chia xử lý chuỗi + Địa nhớ từ ÷ 16 MB phân biệt tới 64KB địa cho ngoại vi + Sử dụng công nghệ HMOS + Tốc độ 0.1 ÷ µs / lệnh với tần số xung nhịp ÷ 10 MHz - Thế hệ 4: vi xử lý 32 bit 68020/68030/68040/68060 (Motorola) hay 80386/80486 (Intel) vi xử lý 32 bit Pentium (Intel) + Bus địa 32 bit, phân biệt GB nhớ + Có thể dùng thêm đồng xử lý (coprocessor) + Có khả làm việc với nhớ ảo + Có chế pipeline, nhớ cache + Sử dụng công nghệ HCMOS 2.3.2 Phân loại ứng dụng Phân loại: 36 - Multi chip: dùng hay nhiều chip LSI (Large Scale Intergration: tích hợp từ 1000 ÷10000 transistor) cho ALU control - Microprocessor: dùng chip LSI/VLSI (Very Large Scale Intergration: tích hợp ÷10000 transistor) cho ALU control - Single chip microprocessor (còn gọi microcomputer / microcontroller): 1chip LSI/VLSI Ứng dụng: Là xử lý trung tâm trong: máy tính (PC, Laptop, mini computer, super computer), thiết bị smartphone, thiết bị nhúng, đặc biệt công nghiệp ngành Điện - chuyên ngànhTự động hóa: điều khiển khả trình PLC Vi điều khiển để ứng dụng điều khiển dây chuyền, hệ thống tự động [3] Ngoài loại kể hệ thống cần điều khiển đơn giản thi ta dùng mạch logic tổ hợp để làm phần tử điều khiển cho hệ thống 2.4 Kết luận Dòng vi điều khiển 8051: có giá thành rẽ, song nhớ ROM,RAM lại thấp,tính ổn định không cao Dòng vi điều khiển PIC: đắt, ổn định nhớ ROM,RAM nhiều tùy dòng, tích hợp nhiều chức Dòng vi điều khiển AVR: version 8051 , có cách set I/O , set bit bị độc , rẻ PIC đắt 8051 Do mạch đo không cần tính ổn định cao, nên ta chon dòng vi điều khiển 8051 làm phần tử điều khiển mạch 37 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐO 3.1 Yêu cầu thiết kế Yêu cầu: Thiết kế hệ thống đo hiển thị số kilomet lại xe đạp điện Với yêu cầu ta dùng cảm biến đo tốc độ quay để đo số kilomet xe đạp điện sau dùng vi điều khiển 8051 xử lí tín hiệu số để hiển thị LED 3.2 Tính toán thiết kế Để đo tốc độ ta dùng phương pháp đếm số xung khoảng thời gian đo ( tđ) Như với phương pháp ta lựa chọn encorder để biến tốc độ thành dãy xung có tần số tỷ lệ với tốc độ quay động - Tính toán kết đo : Phương pháp đo đếm số xung khoảng thời gian đo (t đ), số xung đếm thời gian đo tđ Nx Ta đo tốc độ động chiều có gắn encoder 300 xung/vòng, ta chọn thời gian đo t đ = 1s để đảm bảo thông tin cập nhật cách tối ưu n : tốc độ động 38 Trong : tđ : thời gian lấy mẫu đo kết 0,6s - Tính toán số kilomet được: Từ công thức: Công suất P=M.ω=U.I = = S= Trong đó: M : Mômen trục động (N.m) Với M=F.r F= (Khối lượng tải+Khối lượng xe).10 =(100+50).10 =1000 (N) ω : Tốc độ góc động (rad/s) ω= S : Quảng đường xe r =0.195 (m) Bán kính bánh xe Vậy số kilomet lại xe là: 55-S 3.3 Sơ đồ khối thiết kế Về gồm khối: - Khối nguồn Khối cảm biến Khối xử lý Khối hiển thị 3.3.1 Khối nguồn Nguồn mạch cần 5V với dòng tối đa ~500mA Để có đầu vào ổn định ta dùng IC ổn áp Ở ta thấy dùng IC LM7805 phù hợp yêu cầu Mạch nguồn dùng IC LM7805: 39 Với dòng - 1.5A, LM7805 hoàn toàn đáp ứng tốt nhu cầu mạch Ta lắp thêm tụ lọc để đảm bảo nguồn sản phẳng 3.3.2 Khối xử lý dùng PIC16F887 Được giới thiệu cụ thể chương 3.3.3 Khối cảm biến dùng encorder Nhìn hình ta thấy encoder gồm: tròn có khắc lỗ, Hệ thông LED phát thu Cấu tạo encoder : Gồm phát ánh sáng ( led phát ), thu ánh sáng nhạy từ ánh sáng nhạy từ ánh sáng phát (bộ thu thường photodiotde phototransistor) hay đĩa quang gắn trục quay đặt phát thu, thông thường trục quay sẻ gắn với trục quay đối tượng cần đo tốc độ Nguyên tắc hoạt động : Nguyên lý encoder : đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có lỗ (rãnh) Người ta dùng đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên đĩa, người ta đặt mắt thu Với tín hiệu có, ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận đèn led có chiếu qua lỗ hay không.Số xung đếm tăng lên tính số lần ánh sáng bị cắt Như encoder tạo tín hiệu xung vuông tín hiệu xung vuông cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ Nên tần số xung đầu phụ thuộc vào 40 tốc độ quay tròn Ứng dụng encoder : toán đo tốc độ động cơ, máy CNC dùng để xác định khoảng dịch chuyển đối tượng thông qua đếm số vòng quay trục 3.3.4 Khối hiển thị dùng LCD LCD gì? Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display, LCD) loại thiết bị hiển thị cấu tạo tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả thay đổi tính phân cực ánh sáng thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua kết hợp với kính lọc phân cực Chúng có ưu điểm phẳng, cho hình ảnh sáng, chân thật tiết kiệm lượng LCD loại thị thụ động, tiêu thị lượng nhỏ có tỉ số tương phản tốt Ngoài có tính chất thông dụng sau đây: - Không tự phát ánh sáng phụ thuộc vào ánh sáng xung quanh ánh sáng - Có ánh sáng khuếch tán - Hoạt động dạng suốt phản chiếu - Thông dụng loại Neumatic (NLC), loại chất lỏng suốt Khi áp điện trường lớn xuất ion di chuyển xuyên qua phá vỡ cấu trúc thông thường dạng tinh thể Vì chất lỏng phân cực trở nên chắn sáng, có màu đen sậm so với xung quanh Khi điện trường đi, chất lỏng trở dạng tinh thể cũ trở nên suốt trở lại - Cấu tạo cụ thể LCD gồm có vật liệu tinh thể lỏng NLC có bề dày khoảng 10 mm kẹp hai miếng thủy tinh Mặt thủy tinh phủ lớp mỏng kim loại (oxide thiếc) cho ánh sáng xuyên qua, dùng làm cực mặt trước, cực mặt sau Còn loại LCD phản chiếu cực mặt sau cho phản chiếu sáng - Lớp vỏ bọc LCD cách điện hàn kín lại 41 Hình 3.1 LCD LCD có đặc điểm sau: Điện trường cần thiết cho LCD hoạt động thông thường 104 V/cm Do điện áp 10vcho LCD có bề dày 10 mm Vật liệu NLC có điện trở lớn (1010 ohm) dòng LCD hoạt động nhỏ khoảng 10 mA/cm2 công suất hoạt động 10 mW/cm2 LCD thiết bị họat động tốc độ chậm, thời gian để dẫn vài mili giây tắt vài chục mili giây Hiện LCD (loại thông dụng giao tiếp với PIC) chia thành loại: - - LCD graphic: đặc điểm loại toàn hình chia thành điểm ảnh, giá thành tùy thuộc vào độ phân giải hãng sản xuất Các độ phân giải thông thường là: 240x64, 240x128, 160x64, 128x128, 128x64 v.v LCD alphanumeric: Chỉ dùng để hiển thị chữ chữ số Với loại ký tự hiển thị ma trận 5x7 5x10, với loại LCD 16x2 (có hai hàng hàng có 16 ký tự) có 32 ma trận xếp hai hàng Hiện có loại LCD thông alphanumeric thông dụng là: 14x2, 16x1, 20x2, 20x4 Chân số Tên Chức Vss Đất VDD Cực + nguồn điện VEE Tương phản (constrast) RS Register Select (chọn ghi) R/W Read/Write E Enable (cho phép) 42 D0 Bit liệu D1 Bit liệu D2 Bit liệu 10 D3 Bit liệu 11 D4 Bit liệu 12 D5 Bit liệu 13 D6 Bit liệu 14 D7 Bit liệu Mặc dù theo sổ tay kỷ thuật LCD cấp nguồn cho 5V DC (khoảng vài mA) cung cấp cho 6VDC hay 4.5 VDC hoạt động tốt với VDC đủ cho số module Kết module LCD tiêu thị lượng Chân chân điều khiển VEE dùng để thay đổi độ tương phản hiển thị Lý tưởng chân nên nối nguồn điện áp thay đổi được, người ta thực cách gắn mạch chia áp dùng biến trở có đầu thay đổi đưa vào chân này; nhiên nên ý số module cần nguồn điện DC 7V Đơn giản người ta nối chân với 0V ( xuống đất) Chân RS (Resgister Select= chọn ghi) ngõ vào điều khiển lệnh Khi chân để mức thấp liệu truyền đến LCD xử lý mệnh lệnh liệu đọc trạng thái Bằng cách đưa đường RS lên mức cao liệu ký tự xuất/nhập module Chân đường R/W (read/write) Chân kéo xuống mức thấp để ghi lệnh hay liệu ký tự vào module kéo lên mức cao để đọc liệu ký tự hay thông tin trạng thái từ ghi Chân đường E (enable), ngõ dùng để khởi động việc chuyển lệnh hay liệu ký tự module đường liệu Khi ghi hiển thị LCD, liệu chuyển có cạnh xuống tín hiệu E Tuy nhiên đọc từ LCD liệu khả dụng sau có chuyển tiếp từ thấp lên cao trì liệu khả dụng tín hiệu xuống thấp lần Các chân đến 14 đường bus liệu (D0 đến D7) Dữ liệu chuyển đến lấy khỏ hiển thị LCD theo dạng byte bit hay dạng byte bit (nibble) Trong trường hợp sau có đường liệu sử dụng (4 bit cao: D4 đến D7) Chế độ bit thuận tiện sử dụng vi xử lý, cần có đường xuất/nhập Để hiển thị chữ số gửi mã ASCII chữ từ A đến Z, a đến z số từ – đến chân bật RS=1 43 Bảng mã ký tự chuẩn LCD Cũng có mã lệnh mà gửi đến LCD để xóa hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Chú ý: sử dụng RS = để kiểm tra bit cờ bận để xem LCD có sẵn sàng nhận thông tin Cờ bận bit D7 đọc R/W RS = sau: Nếu R/W=1, RS=0 D7= (cờ bận) LCD bận công việc bên không nhận thông tin Khi D7=0 LCD sẵn sàng nhận thông tin Lưu ý nên kiểm tra cờ bận trước ghi liệu lên LCD Sau bảng mã lệnh LCD: Mã (Hex) Lệnh đến ghi LCD Xóa hình hiển thị Trở đầu dòng Giảm trỏ (dịch trỏ sang trái) Tăng trỏ (dịch trỏ sang phải) Dịch hiển thị sang phải Dịch hiển thị sang trái Tắt hiển thị, tắt trỏ A Tắt hiển thị, bật trỏ C Bật hiển thị, tắt trỏ E Bật hiển thị, nhấp nháy trỏ 44 F Tắt hiển thị, nhấp nháy trỏ 10 Dịch vị trí trỏ sang trái 14 Dịch vị trí trỏ sang phải 18 Dịch toàn hiển thị sang trái 1C Dịch toàn hiển thị sang phải 80 Ép trỏ đầu dòng thứ C0 Ép trỏ đầu dòng thứ hai 38 Hai dòng ma trận 5x7 Điều khiển LCD qua bước: - - Bước 1: khởi tạo cho LCD Bước 2: gán giá trị cho bit điều khiển chân RS, R/W, E cho phù hợp với chế độ: hiển thị ký tự lên LCD hay thực lệnh LCD Bước 3: xuất byte liệu cổng điều khiển bit liệu LCD Bước 4: kiểm tra cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận liệu chưa Bước 5: quay vòng lại bước Các lệnh LCD chế độ bit: LCD_FIRST_ROW: Đưa trỏ hàng LCD_SECOND_ROW: Đưa trỏ hàng thứ LCD_THIRD_ROW: Đưa trỏ hàng thứ LCD_FOURTH_ROW: Đưa trỏ hàng thứ4 LCD_CLEAR: Xóa hình LCD_RETURN_HOME: Về vị trí đầu dòng LCD_CURSOR_OFF: Không cho trỏ hiển thị LCD_UNDERLINE_ON: Bật trỏ hiển thị dạng dấu gạch _ LCD_BLINK_CURSOR_ON: Bật trỏ nhấp nháy LCD_MOVE_CURSOR_LEFT: Chuyển trỏ sang trái 45 LCD_MOVE_CURSOR_RIGHT: Chuyển trỏ sang phải LCD_TURN_ON: Bật hình để hiển thị LCD_TURN_OFF: Tắt hình hiển thị LCD_SHIFT_LEFT: Dịch chuyển hình sang trái LCD_SHIFT_RIGHT: Dịch chuyển hình sang phải 3.4 Sơ đồ mạch mô 3.5 Code điều khiển #include #define LCD_ENABLE_PIN PIN_E2 #define LCD_RS_PIN PIN_E0 #define LCD_RW_PIN PIN_E1 #define LCD_DATA4 PIN_D4 #define LCD_DATA5 PIN_D5 #define LCD_DATA6 PIN_D6 #define LCD_DATA7 PIN_D7 #include int16 tick=0; 46 int32 tick2=0; float Value=0; int16 Pulse=0; int1 dk=0; float R=0.195; float Value2=0; float Value3=0; float Value3old=0; #INT_EXT void EXT_isr(void) { Pulse++; } #INT_TIMER1 void TIMER1_isr(void) { set_timer1(59286); tick++; if(tick==100)//1s { tick2++; output_toggle(pin_d1); Value= Pulse; Pulse=0; tick=0; dk=1; 47 } } void main() { lcd_init(); setup_timer_1 ( T1_INTERNAL | T1_DIV_BY_8 ); enable_interrupts(INT_EXT); ext_int_edge(H_TO_L); enable_interrupts(INT_TIMER1); enable_interrupts(GLOBAL); set_timer1(59286);//10ms //r × RPM × 0.10472-> m/s while(TRUE) { Value3old=Value3; if(Value3>=Value3old) { Value3=Value3old; } if(dk==1) { Value= ((Value*60)/360); Value2= (R*Value*0.10472)*(3600/1000); Value3 = 55-((tick2/3600.0)*Value2); { } lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc," RPM: %.0f ",Value); 48 lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Km/h:%.0f ",Value2); printf(lcd_putc,"Km:%.4f ",Value3); dk=0; } } } TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình hệ thống đo điện tử [1] Bài giảng hệ thống đo điện tử , đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên [2] B Heimann, W Gerth, K Popp (2008), Cơ điện tử, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội, tr 19-65 [3] Bài giảng vi xử lý – vi điều khiển NXB trường đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên 49 [4 ] Bùi Quý Lực hệ thống điều khiển số công nghiệp , nxb khoa học kỹ thuật năm 2005 50 [...]... các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống Bộ nhớ: 14... các hệ thống nhúng Nó xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD ,thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v Hình 2.2 Sơ đồ khối bộ vi điều khiển 17 Central Processor Unit (CPU) Đây là một đơn vị có nhiệm vụ điều khiển và giám sát tất cả các hoạt động bên trong vi điều khiển và người sử dụng không thể tác động vào hoạt động của nó... được tạo ra và được sử dụng trong quá trình hoạt động của bộ vi điều khiển Nội dung của bộ nhớ này bị xóa một khi nguồn cung cấp bị tắt Các cổng vào/ra (I/O Ports): Để vi điều khiển có thể hoạt động hữu ích, nó cần có sự kết nối với các thiết bị ngoại vi Mỗi vi điều khiển sẽ có một hoặc một số thanh ghi (được gọi là cổng) được kết nối với các chân của vi điều khiển 2.1.1 Một số họ vi điều khiển thông... mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không Số xung đếm được và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt Như vậy là encoder sẽ tạo ra các tín hiệu xung vuông và các tín hiệu xung vuông này được cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ Nên tần số của xung đầu ra sẽ phụ thuộc vào tốc độ quay của tấm tròn đó Đối với encoder mình đang dùng... mất điện Khối vào/ra: Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC) Khối ngõ vào thực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưa vào bộ xử lý Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu ngõ ra và cách ly quang Bộ nguồn: Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để... khiển các thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số, Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài Vi điều khiển thường được... PLC có tốc độ xử lý cao , thường xử là một lệnh trong khoảng thời gian 0,64 còn là thiết bị tiêu tốn ít năng lượng so với các bộ điều khiển truyền thống Nó nhỏ, gọn, trọng lượng nhẹ, dễ dàng lắp đặt trong các tủ điều khiển, dễ dàng ghép nối với các thiết bị khác của hệ thống Sử dụng PLC trong điều khiển tự động chúng ta dễ dàng thiết lập được sự tra đổi thông tin với các PLC khác thông qua các mạng như... đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: - Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Trong PLC các số liệu được... Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu... năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương ... THIẾT KẾ MẠCH ĐO 3.1 Yêu cầu thiết kế Yêu cầu: Thiết kế hệ thống đo hiển thị số kilomet lại xe đạp điện Với yêu cầu ta dùng cảm biến đo tốc độ quay để đo số kilomet xe đạp điện sau dùng vi điều khiển... loại xe Vào năm 2001, thuật ngữ xe đạp lượng, "pedelec", xe đạp chân hỗ trợ, xe đạp trợ lực thường sử dụng để đề cập đến xe đạp điện Các loại xe máy điện tham khảo nhiều mô hình xe đạp điện, ... thành xe đạp điện Giant đẹp thời trang Đến năm 1898, Mathew J Steffens cấp sáng chế cho xe đạp điện cải tiến ông với thiết kế bánh sau xe đạp sử dụng vành đai lái xe dọc theo cạnh bên bánh xe Sau