có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán và hướng dẫn chi tiết về Điều khiển động cơ DC bằng phần mềm LabVIEW ...................................................................................................................................................................................
ĐỒ ÁN Trang 1/22 MỤC LỤC Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 2/22 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1.1:FRONT PANEL CỦA CHƯƠNG TRÌNH LABVIEW HÌNH 1.2:BLOCK DIAGRAM CỦA CHƯƠNG TRÌNH HÌNH 1.10:BOARD ARDUINO UNO R3 HÌNH 1.12:MẠCH CẦU H DÙNG L298 HÌNH 2.1:GIAO DIỆN VI PACKAGE MANAGER HÌNH 3.1:ĐỘNG CƠ DC 5V HÌNH 3.3:SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG PHẦN CỨNG HÌNH 3.18:SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG PHẦN CỨNG HÌNH 3.19:GRAPHIC CODE Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 3/22 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LABVIEW Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Wordbech VI Vitual Instrument PWM Pulse Wide Modulation SRAM Static Random Access Memory EEPROM Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 4/22 CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW 1.1 Giới thiệu Labview (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Wordbech) phần mềm máy tính phát triển công ty National Instruments, Hoa kỳ.đây phần mềm sử dụng nhiều lĩnh vực điều khiển nghiên cứu khoa học Khác với ngôn ngữ lập trình khác C,C++,Pascal…LabVIEW sử dụng ngôn ngữ đồ họa(G-Graphic) để tạo chương trình sơ đồ khối 1.2 Những khái niệm LabView 1.2.1 Front Panel Block Diagram Giao diện để lập trình LabVIEW gồm có phần Block Diagram Front Panel Front Panel Front Panel giao diện điều khiển LabVIEW.Tại giao diện người dùng tìm thấy thiết bị thực tế nút bấm,cần điều khiển… mô lại sống động tỉ mĩ Block Diagram Là môi trường dùng để lập trình LabVIEW Nó gồm khối hàm có chức thay cho dòng lệnh.Các đối tượng Front Panel thể khối chức Block Diagram.Các khối xóa đối tựng Front Panel 1.3 Các công cụ hỗ trợ lập trình: 1.3.1 Control palette Đây điều khiển xuất Front Panel.Gồm công cụ giúp hỗ trợ việc điều khiển nhút nhấn,công tắc,cần điều khiển… Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 5/22 Bộ button & Switch Hình 1.1 Bộ Button/Switch Bộ nút nhấn xuất giá trị True/False Việc thay đổi giá trị thiết bị có tác dụng thiết bị xác lập chế độ Control Còn chế độ Indicator giá trị không thay đổi chúng thiết bị hiển thị Bộ numberic control Hình 1.2 Bộ Numberic controls Bộ gồm có khối điều khiển số.Người dùng sử dụng chúng để điều khiển liệu ngõ vào 1.3.2 Funtion Palette Bảng xuất Block Diagram gồm hàm,lệnh,vòng lặp… Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 6/22 Hình 1.3 Thẻ programing Bảng giúp cho người sử dụng dễ dàng lặp trình hơn.Thay viết câu lệnh phức tạp LabVIEW hỗ trợ hàm toán,lệnh sơ đồ CHƯƠNG HƯỚNG DẪN KẾT NỐI LABVIEW VỚI ARDUINO 2.1 Chuẩn bị Board Arduino Uno R3 Phần mềm lập trình Arduino IDE Phần mềm lập trình LabVIEW VI Package manager 2.2 Các bước thực Bước Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 7/22 Vào google gõ labview arduino interface→download VIPM→cài đặt→mở VIPM→đánh vào chỗ search chữ Arduino→nhấp đôi chuột vào LabVIEW→Cài đặt xong đóng lại Hình 2.1 Giao diện VI Package Manager Bước 2.Kết nối LabVIEW với arduino thông qua cổng usb.Việc giúp phần mềm LabVIEW nhận biết kết nối với arduino thông qua cổng COM Bước Mở Arduino IDE→vào folder LabVIEW program file ổ C→chọn vi.lib→chọn LabVIEW interface for Arduino→Firmware→LIFA_Base→mở LIFA.ino Bước Khi mở LIFA.ino xong vào LabVIEW interface.h để xem thuộc tính (chú ý phần baund rate arduino Uno R3 để lập trình ) →upload chương trình xuống mạch arduino,chương trình hiểu để giao tiếp với LabVIEW→đóng phần mềm lập trình arduino sau mở LabVIEW lên để lập trình Bước Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 8/22 Khởi động LabVIEW,ta mở block diagram để xem thực kết nối thành công chưa.Nếu kết nối thành công ta thấy mục arduino phần block diagram.Nếu không thấy ta phải tiến hành đặt lại hình 2.2 Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 9/22 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 3.1 Sơ đồ mạch phần cứng Hình 3.1:Sơ đồ mô phần cứng Nguồn 5V cấp cho mạch Arduino Uno R3 Nguồn 5V cấp cho L298 Nguồn 5V cấp cho động 3.2 Nguyên lý hoạt động mạch Đầu tiên,để mạch hoạt động ta cần cấp nguồn 5v thông qua cổng USB máy tính Khi chân enA (enable A ) mạch cầu H kích mức (nối nguồn 5V) mạch hoạt động, tín hiệu từ chân PWM từ mạch arduino cấp vào chân In1 In2 board mạch cầu Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 10/22 Khi chân In1 nhận tín hiệu điện áp 0V In2 nhận tín hiệu điện áp từ 2-5V (điện áp họat động tối thiểu-điện áp hoạt động tối đa động cơ) chân Out1 Out2 xuất mức điện áp tương ứng giúp điều khiển động tăng(giảm) tốc độ tùy theo mức điện áp quay thuận chiều kim đồng hồ,còn ngược lại chân In1 0V In2 từ 2-5V động quay ngược chiều kim đồng hồ 3.3 Giao diện điều khiển máy tính Các khối thường sử dụng • Các kí hiệu toán học: Functions/Express/Arithmetic & Comparsion/Numeric Hình 3.2 • Các toán tử so sánh: Functions/Express/Arithmetic & Comparsion/Numeric Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 11/22 Hình 3.3 • Các khối chức arduino: Functions/Arduino/Low Level Hình 3.4 Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 12/22 • Khối biểu diễn đồthị: Express/Controls /Grap Indicators Hình 3.5 • Các hàm: Functions/ Programming/Structures Hình 3.6 • Các biến: Controls/Numeric controls Hình 3.7 Định dạng kiểu liệu cho biến:Nhấp phải chuột vào biến numberic control/Representation/chọn kiểu liệu Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 13/22 Hình 3.8 3.4 Code điều khiển dựa vào giải thuật Dựa vào mạch arduino mạch cầu H để điều khiển động trình bày phần trên, ta thiết kế code (Block Diagram) 3.4.1 Tạo khối Init Close Khi kết nối labview với arduino bước lập trình ta phải tạo khối Init (mở đầu) Close (kết thúc).đây bước bắt buộc +Khối mở đầu dùng để khai báo nguồn đầu vào,mạch sử dụng (Uno,Mega 2560 Dimuelanove/Atmega 328), tốc độ bound,cổng kết nối Hình 3.9 +Khối Close:dùng để kết thúc chương trình Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 14/22 3.5.2 Khối Set digital pin mode -Khai báo chân sử dụng board arduino.ở ta sử dụng chân chân số chân 11 với kiểu Pin mode Output Hình 3.10 3.5.3 Khối PWM Tín hiệu đầu vào qua khối PWM băm thành xung nhỏ Hình 3.11 3.5.4 Tạo bảng điều khiển Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW Hình 3.12 ĐỒ ÁN Trang 15/22 Hình 3.13 -Dùng để điều khiển tín hiệu vào chân PWM.Kết hợp với thuật toán logic ta điều khiển tốc độ chiều động -Nếu tín hiệu từ bảng điều khiển lớn (TRUE) đưa vào khối select -Khối select tiến hành lựa chọn tín hiệu vào TRUE cấp mức vào chân PWM số khối select thứ nhận tín hiệu TRUE gí trị từ bảng điều khiển cấp vào chân số 11.động quay thuận tăng tốc theo tín hiệu nhận -Ngược lại tín hiệu bé (FALSE) khối select nhân tín hiệu nhận với -1 cấp vào chân số khối select cấp mức vào chân 11.động quay ngược tăng tốc -Với thuật toán đơn giản ta đạ thực yêu cầu đặt ban đầu 3.5.5 Tạo khối hiển thị chiều,ngược chiều -Với khối chiều ta việc cấp trực tiếp tín hiệu từ bảng điều khiển vào Với khối ngược chiều ta nhân tín hiệu với -1 Hình 3.14 3.5.6 Khối hiển thị hiệu suất -Khối hiển thị hiệu suất động cơ(tính theo phần trăm) Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 16/22 -Để hiển thị xác ta cần phải sử dụng thêm khối Scalling or Maping type Hình 3.15 -Với 255 xung tín hiệu tương ứng với 100 % ta có tỉ lệ 0.4.nhấp phải vào khối Scalling or Maping type chọn properties/Linear điền vào Slope 0.4 Hình 3.16 3.5 Giao diện code Giao diện điều khiển thiết kế trực quan với người sử dụng hệ thống, đạt tiêu chuẩn độ xác, tính thẩm mỹ dễ tiếp cận Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 17/22 Hình 3.17:Giao diện máy tính Hình 3.18:Graphic Code Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 18/22 CHƯƠNG KẾT LUẬN ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận - Mạch hoạt động ổn định,tăng tốc,quay thuận chiều ngược chiều theo yêu cầu ban đầu đặt - Thiết kế giao diện LabVIEW đẹp,dễ thao tác, chuyên nghiệp với hàng trăm biểu tượng, hình ảnh biểu thị linh kiện, thiết bị có thực quen thuộc sống - Tốc độ làm việc nhanh với ngôn ngữ đồ họa (G-code) 4.2 Ứng dụng hướng phát triển - Điều khiển máy móc,công việc cách tự động,đơn giản,nhẹ nhàng hiệu thông qua phần mềm LabVIEW - Đồ án nâng cấp cách thay đổi phương thức kết nối,thay dùng cáp usb ta chuyển sang kết nối wifi,bluetooth… - Nhược điểm kết nối cáp nên thiếu tính linh hoạt di chuyển xa 0.46% Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ... Comparsion/Numeric Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 11/22 Hình 3.3 • Các khối chức arduino: Functions/Arduino/Low Level Hình 3.4 Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang... bảng điều khiển Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW Hình 3.12 ĐỒ ÁN Trang 15/22 Hình 3.13 -Dùng để điều khiển tín hiệu vào chân PWM.Kết hợp với thuật toán logic ta điều khiển tốc độ chiều động. .. Memory Điều khiển động DC phần mềm LabVIEW ĐỒ ÁN Trang 4/22 CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW 1.1 Giới thiệu Labview (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Wordbech) phần mềm máy