Tài liệu gồm có hai phần: Phần 1: mạch điều khiển động cơ AC, DC, điều khiển độ sáng bóng đèn, phát hiện cửa hở, role giám sát dòng. Phần 2: Lập trình điều khiển động cơ và ổn định nhiệt.Đề tài nằm trong phần thực tập công nhân khoa điện tử viễn thông, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
Trang 1I Giới thiệu đề tài
1 Nhiệm vụ đề tài
Thiết kế và thi cụng mạch giỏm sỏt lũ vi sinh
2 Nhiệm vụ cá nhân
- Làm mạch: Mạch điều khiển động cơ DC, AC, điểu khiển độ sáng đèn, phát hiện cửa hở, rơle, giám sát dòng
- Lập trình: Điều khiển động cơ, ổn đinh nhiệt độ
II LàM MạCH
1 Khối động cơ
a> Khối động cơ DC
- Nhiệm vụ của khối: Điều chỉnh nhiệt đo bằng quạt DC
- Nguyên lý hoạt động: Đối với transistor NPN, khi có dòng điện cấp vào chân B, transistor sẽ cho phép dòng điện đi từ chân C đến chân E Khi chân B không đợc cấp điện sẽ không có dòng chayjqua transistor
+ Diode đợc sử dụng để bảo vệ các linh kiện trong mạch khỏi bị h hỏng do dòng điện cảm ứng phát sinh khi motor hoạt động Dòng điện cảm ứng có chiều ngợc với chiều dòng điện trong mạch do đó gây hại cho các thiết bị trong mạch vốn chỉ hoạt động theo chiều dòng điện nhất
định
+ VĐK sẽ điều khiển tốc độ động cơ bằng cách xuất xung PWM để cấp điện áp vào chân
B của transistor -> transistor dẫn -> Motor hoạt động Độ rộng xung càng lớn thì điện áp đặt vào chân B càng lớn và ngợc lại
b> Khối động cơ AC
Trang 2- Nguyên lý làm việc: Khi chân VDK ở mức 1, có dòng ở chân B của transistor -> transistor dẫn,
có dòng điện đi từ C đếnE , chân số 1 đợc cấp nguồn -> có dòng đi qua led có trong opto làm cho led phát sáng Khi led phát sáng làm thông 2 cực của photo diot, mở cho dòng điện chạy qua R2 tạo tín hiệu kích vào chân G của triac làm triac dẫn dòng xoay chiều làm động cơ hoạt động
2 Khối ổn định nhiệt độ
Nhiệm vụ: Điều khiển độ sáng của đèn để ổn định nhiệt độ
Mạch cầu dùng để phát hiện điểm 0 của điện xoay chiều
Tớn hiệu tại hai đầu của Diode Zener 5V Tớn hiệu tại điểm INVDK
Tớn hiệu tại điểm INVDK cho ta thấy khi điện ỏp xoay chiều 220V về giỏ trị 0 thỡ xung tớn hiệu lỳc đú tại INVDK sẽ là 5V Chỳng ta sẽ cho tớn hiệu này vào VĐK và xử lý
Khi tớn hiệu vào bằng 1 chỳng ta delay một khoảng thời gian ( thời gian delay sẽ được thay đổi trong khoảng từ 1ms->9ms bời vỡ chu kỳ của điện ỏp 220V là 20ms ) Khoảng thời gian delay này sẽ quyết định độ sỏng của búng đốn Sau khi delay chỳng ta sẽ cho tớn hiệu OUTVDK bằng 1( để mở Triac ) sau đú cho bằng 0 luụn ( delay 1ms rồi cho về 0)
Trang 3Mạch điều khiển góc mở của Triac dùng MOC3023
- Khi tín hiệu tại OUTVDK lên 1 thì tại điểm G của Triac sẽ có dòng làm cho hai đầu A2
và A1 của Triac thông với nhau Khi tín hiệu tại OUTVDK về 0 thì A2 và A1 sẽ đóng khi điện áp xoay chiều về 0 ( tức là chênh lệch điện áp giữa A2 và A1 là 0 )
- Việc phát hiện được điểm 0 của điện áp 220V sẽ giúp chúng ta đóng mở được trong từng chu kỳ của điện 220V thay vì đóng và mở mỗi chu kỳ
3 Khèi c¶nh b¸o
a> Khèi hång ngo¹i
NhiÖm vô: Ph¸t hiÖn cöa hë
- Nguyªn lý lµm viÖc:
+ Bình thường led D45 luôn phát, led thu nhận được ánh sáng hồng ngoại làm điện trở thu giảm mạnh nên led thu dẫn, do đó có dòng ở chân B của transistor nên transistor dẫn vì vậy có dòng điện từ nguồn 5v qua R4, qua Q1 rồi xuống mass 5v, do đó ngõ ra bằng 0
+ Khi có vật đi qua che led phát, led thu không nhận được ánh sáng hồng ngoại, lúc
Trang 4này điện trở thu rất lớn làm nó ngưng dẫn dẫn đến transistor không dẫn, có dòng đi từ nguồn 5v qua R4 đến ngõ ra, do đó ngõ ra bằng 1
b> Rơle
Ta sử dụng Trans NPN để kích dòng cho Role đóng tiếp điểm thường mở, nguyên lý hoạt động như sau:
- Khi "Tin hieu" đưa vào là mức 0 thì transistor không dẫn >> Rơle không làm việc
- Khi "Tin hieu" đưa vào là mức 1, transistor dẫn thông lúc này ta có dòng Ice là dòng điện chạy qua cuộn dây đến transistor xuống mass, Role đóng tiếp điểm thường mở
- Diot D1 trong mạch có tác dụng chống lại dòng điện cảm ứng do cuộn đây sinh ra làm hỏng tranzitor
c> C¶m biÕn dßng
- Nguyên lý hoạt động của ACS712:
+ IC ACS712 là cảm biến dòn tuyến tính dựa trên hiệu ứng Hall ACS xuất ra một tín hiệu analog Điện áp ra được thay đổi tuyến tính theo sự thay đổi của dòng điện Ip lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC) Tại 2.5V thì dòng điện bằng 0 Từ 0 -> 2.5 V dòng âm 2.5V -> 5V lá dòng dương
+ Để đo dòng điện ACS712 ta sử dung ADC để đọc tín hiệu analog từ chân Vout của ACS712
+ Công thức tính dòng điện:
Voltage0 = (data_adc0 / 1023.0) * 5; // biến đổi điện áp đọc được từ ADC Ip0=(((Voltage0 + 2) – 2.5)*1000)/66; //66 la do nhay dien ap 66mV/A
* Cách sử dụng module ACS712 30A
- Đo dòng điện DC:
+ Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều , dòng điện đi từ Ip+ đến Ip- để Vout ra mức điện thế 2.5 - 5V tương ứng dòng 0 - 30A, nếu mắc ngược Vout sẽ ra điện thế 2.5V đến 0V tương ứng với 0A đến -30A
Trang 5+ Cấp nguồn 5v cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) , thì Vout=2.5v khi dòng Ip( dòng của tải) bằng 5A thì Vout=5v, Vout sẽ tuyến tính với dòng Ip , trong khoản 2.5V đến 5V tương ứng với dòng 0 đến 30A
Để kiểm tra ta dùng đồng hồ VOM thang đo DC đo điện thế Vout.
- Đo dòng điện AC
+ Khi đo dòng điện AC, do dòng điện AC không có chiều nên không cần quan tâm chiều Cấp nguồn 5v cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) , thì Vout=2.5v khi có dòng xoay chiều Ip(dòng AC) do dòng xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm sin, nên điện thế Vout sẽ là điện thế xoay chiều hình sin có độ lớn tuyến tính với dòng điện AC , 0 đến 5V(thế xoay chiều xoay chiều) tương ứng với -30A đến 30A (dòng xoay chiều)
Để kiểm tra dùng VOM thang đo AC đo điện thế xoay chiều Vout
II §O KIÓM TRA
2 Đo kiểm tra linh kiện trên mạch
a> BJT
- Đo kiểm tra điều kiện làm việc:
+ Nguồn: 11.5 -> 12.5V là được
+ Mass: 0 ->0.2 V là được
+ VDK: Mức logic 1: 3.2 -> 5.2V là được
Mức logic 0: 0 -> 0.02V là được
- Đo kiểm tra nguyên lý làm việc
+ Giả lập tín hiệu VDK mức logic 1 là 5V
Đo kiểm tra nguồn: Que đỏ nối 12V,
Que đen nối mass nguồn chung, V=11.8V
Đo kiểm tra mass: Que đỏ nối 12V, que đen nối
mass được V1, que đỏ nối 12V que đen nối mass
chung được V2, so sánh V1 V2
Đo tín hiệu VDK, que đỏ nối VDK, que đen nối mass
V=4.5 V
+ Giả lập tín hiệu VDK mức 0 là 0.02V
Đo kiểm tra nguồn: Que đỏ nối 12V,
Que đen nối mass nguồn chung, V=11.8V
Đo kiểm tra mass: Que đỏ nối 12V, que đen nối
mass được V1, que đỏ nối 12V que đen nối mass
chung được V2, so sánh V1 V2
Đo tín hiệu VDK, que đỏ nối VDK , que đen nối mass
V=0V
Nhận xét: Khi cấp tín hiệu VDK mức logic 1 thì transistor dẫn có dòng chạy qua R1 xuống mass Khi cấp tín hiệu VDk mức logic 0 thì transistor không dẫn, không có dòng chạy qua R1
b> OPTO và TRIAC
Sơ đồ mạch
Trang 6- Đo kiểm tra điều kiện làm việc:
+ Nguồn: 4 -> 5V là được
+ Mass: 0 ->0.2 V là được
+ VDK: Mức logic 1: 3.2 -> 5.2V là được
Mức logic 0: 0 -> 0.02V là được
- Đo kiểm tra nguyên lý làm việc
• Khi không có MOC 3020, giả lập nối tắt chân 4 và 6 => đèn sáng
V(A1A2) = 0.8V ; V(A2G)= 0.2V
• Khi có MOC 3020
Khi chân vi điều khiển ở mức thấp, MOC không hoạt động, chân G không được kích, V(A1A2) = 220V
Khi chân vi điều khiển ở mức cao ( giả lập chân 2 nối mass) MOC 3020 hoạt động kích chân G làm triac dẫn => đèn sáng
V(A1A2)=1.4V ; V(A2G)=1.1V
c> Relay
- Đo kiểm tra điều kiện làm việc:
+ Nguồn: 11.5 -> 12.5V là được
+ Mass: 0 ->0.2 V là được
+ VDK: Mức logic 1: 3.2 -> 5.2V là được
Mức logic 0: 0 -> 0.02V là được
- Đo kiểm tra nguyên lý làm việc
Giả lập tín hiệu VDK mức logic 1 là 5V
+ Giả lập tín hiệu VDK mức logic 1 là 5V
Đo kiểm tra nguồn: Que đỏ nối 12V, Que đen nối mass nguồn chung, V=11.5V
Đo tín hiệu VDK, que đỏ nối VDK, que đen nối mass V=4 V
+ Giả lập tín hiệu VDK mức 0 là 0.02V
Đo kiểm tra nguồn: Que đỏ nối 12V,Que đen nối mass nguồn chung, V=11.8V
Đo tín hiệu VDK, que đỏ nối VDK , que đen nối mass V=0V
Nhận xét: Khi cấp tín hiệu VDK mức 1 thì trans transistor dẫn lúc này ta có dòng chạy qua cuộn dây đến transistor xuống mass, Role đóng tiếp điểm thường mở
- Khi "Tin hieu" đưa vào là mức 0 thì transistor không dẫn >> Rơle không làm việc
Trang 7III M¹CH IN
*Quá trình làm mạch in và rửa mạch:
- Dùng Proteus để vẽ sơ đồ nguyên lý và layout của mạch
- Cắt nhỏ board đồng lớn thành board nhỏ, phù hợp với mạch
- Xử lí bề mặt board đồng, tránh oxi hóa
- Sử dụng bàn ủi để ủi mạch, thời gian ủi là 10 phút
- Bóc lớp giấy bên ngoài để giữ lại phần mực đen trên board
- Cho board vào dung dịch FeCl3, lắc cho phản ứng xảy ra nhanh hơn
- Sau khi đã tan hết đồng, làm sạch lớp đen bên ngoài mạch, chỉ còn lại phần mạch đồng
- Tuy nhiên, trong quá trình ủi vẫn còn một số mạch in không dính nên ta sử dụng bút xóa để sửa lại
*Quá trình khoan mạch:
- Chọn mũi khoan phù hợp cho chân linh kiện
- Đối với đế IC thì chọn mũi khoang 1mm Các linh kiện như điện trở, tụ, trở thanh, BJT thường chọn mũi khoan 0.6mm và 0.8mm Đối với BJT công suất thì chọn mũi 1.2mm
Trang 9III LƯU Đồ THUậT TOáN Và VIếT CHƯƠNG TRìNH
1 Lu đồ thuật toán điêu khiển động cơ
S Đ
Đ S
S
Start
Nhiệt độ>Nhiệt độ cảnh bỏo
Tắt quạt
Nhiệt độ<Nhiệt độ cảnh bỏo
Bật quạt
Giảm gúc mở
Tăng gúc mở triac
Nhiệt độ>Nhiệt độ dưới Nhiệt độ<Nhiệt độ trờn Nhận nhiệt độ từ cảm biến
Trang 10S
Tắt phun sương
độ ẩm>=Độ ảm đặt
độ ẩm<Độ ảm đặt
Bật phun sương Nhận độ ẩm từ cảm biến
RET
Trang 112 Ch¬ng tr×nh
Ch¬ng tr×nh bËt t¾t qu¹t vµ phun s¬ng
#include <REGX51.H>
#define bat 1
#define tat 0
sbit quat=P2^1;
sbit phunsuong=P2^2;
sbit diem0=P2^3;
sbit den=P2^4;
unsigned int ndtren=35, ndduoi=33, doamdat=80, ndmax=40;
unsigned char nhietdo=39, doam=80;
void main(void)
{ P3_6=0;
if (nhietdo>ndmax) { quat=1;
if (nhietdo<ndmax)
} }
else quat=0;
if (doam<doamdat)
{ phunsuong=1;
if (doam>=doamdat) { phunsuong=0;
} }
else {phunsuong= 0;
} }
}
C¸ch kiÓm tra
Ch¹y debug (bÊm Ctrl+F5)
Trong menu Peripherals(các thiết bị ngoại vi) chọn IO port , Port 2 Được như sau:
§Ó ch¹y ch¬ng tr×nh nhÊn F10 hoÆc F11, ta thÊy ch©n
Trang 12P2_1 và P2_2 thay đổi giá trị đúng theo lập trình