ứng dụng dùng trong các hệ thống chỉ báo góc lái thuật toán và mô hình đề xuất cũng cho phép có thể áp dụng trên tàu thủy

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc Tác giả luận văn i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, cô giáo khoa Điện – Điện tử tàu biển, trƣờng đại học Hàng Hải Việt Nam, đóng góp nhiều ý kiến quan trọng để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy, cô giáo khoa đào tạo Sau Đại Học tạo điều kiện khích lệ để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS LƢU KIM THÀNH khoa Điện – Điện tử trƣờng đại học Hàng Hải tận tình hƣớng dẫn khích lệ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin cảm ơn Thầy giáo, anh chị em phòng thí nghiệm, trƣờng đại học Hàng hải Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất để tác giả thực thành công luận văn Những lời cảm ơn chân thành xin đƣợc đến tới gia đình bạn bè, ngƣời động viên, khuyến khích chia sẻ khó khăn suốt trình học tập nghiên cứu khoa học ii DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Giải thích ADC Analog digital converter PWM Pulse width modultion iii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang 2.1 Thông số hình GLCD 240x128 26 2.3 Mô tả chân GLCD 240x128 27 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Số hình Tên hình Trang 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái điện - 1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái điện – thủy lực 1.3 Sơ đồ cấu trúc chế độ lái lặp 11 1.4 Sơ đồ cấu trúc chế độ lái tự động 12 1.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái tàu thủy 13 1.6 Các loại đồng hồ kim hiển thị góc bẻ lái 15 1.7 Các loại đồng hồ số hiển thị góc bẻ lái 16 2.1 Cấu trúc thiết bị báo góc lái tàu thủy 17 2.2 Thiết bị báo góc lái dạng điện trở 18 2.3 Sơ đồ nguyên lí thiết bị báo góc lái dùng xen xin 19 2.4 Mô hình hệ thống báo góc lái 20 2.5 Sơ đồ mạch cấp nguồn cho vi điều khiển 21 2.6 IC ổn áp họ 78xx 22 2.7 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 22 2.8 Sơ đồ chân hình ảnh thực tế chíp ATmega16 23 2.9 Sơ đồ nguyên lý hình GLCD 240x128 25 2.10 Hình ảnh thực tế GLCD 240x128 25 2.11 Sơ đồ chân GLCD 240x128 26 2.12 Sơ đồ kết nối GLCD với vi điều khiển 28 2.13 Sơ đồ chân Ic HMC1501 29 2.14 Sơ đồ cầu điện trở Wheatstone Ic HMC1501 29 2.15 Sơ đồ nguyên lý HMC1501 30 2.16 Sơ đồ bố trí nam châm vĩnh cửu với HMC 1501 30 2.17 Đường đặc tính điện áp HMC 1501 31 2.18 Mạch khuếch đại vi sai 31 2.19 Khối truyền thông RS485 32 v 2.20 Sơ đồ nguyên lý Module xây dựng phần mềm 33 Orcad 2.22 Hình ảnh mạch in mô hình thiết bị báo góc lái tàu 34 thủy 3.1 Sơ đồ cấu trúc thiết bị báo góc lái tàu thủy 35 3.2 Lưu đồ thuật toán đo góc quay bánh lái tàu thủy 36 3.3 Lưu đồ thuật toán nhận liệu 38 3.4 Lưu đồ thuật toán truyền liệu 39 3.5 Sơ đồ chân hình ảnh vi mạch MAX485 41 3.6 Sơ đồ kết nối điểm đầu cuối sử dụng mạng RS485 41 3.7 Góc bánh lái lệch trái độ 42 3.8 Bánh lái nằm vị trí 42 3.9 Góc bánh lái lệch phải 19 độ 43 vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ v PHẦN MỞ ĐẦU Mục đích chung nhiệm vụ đề tài Đối tƣợng nghiên cứu đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài CHƢƠNG NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÍ CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN TÀU THỦY 1.1 Chức năng, đặc điểm, phân loại, yêu cầu hệ thống lái Error! Bookmark not defined 1.2 Các chế độ hoạt động hệ thống lái Error! Bookmark not defined CHƢƠNG LỰA CHỌN, XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ THIẾT BỊ CHỈ BÁO GÓC LÁI TRÊN TÀU THỦY 16 2.1 Cấu trúc, chức giới thiệu số thiết bị báo góc lái tàu thủy 16 2.1.1 Chức năng, cấu trúc thiết bị báo góc lái tàu thủy Error! Bookmark not defined 2.1.2 Giới thiệu số thiết bị báo góc lái Error! Bookmark not defined 2.2 LỰA CHỌN, XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ THIẾT BỊ CHỈ BÁO GÓC LÁI TRÊN TÀU THỦY 16 2.2.1 Các tài nguyên sử dụng mô hình 17 2.3 Xây dựng module thiết bị báo góc lái Error! Bookmark not defined 2.3.1 Xây dựng mạch in 29 vii CHƢƠNG XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH CỦA MÔ HÌNH THIẾT BỊ CHỈ BÁO GÓC LÁI 31 3.1 Xây dựng chƣơng trình điều khiển cho thiết bị báo góc lái tàu thủy 31 3.1.1 Đề xuất lƣu đồ thuật toán đo góc quay bánh lái tàu thủy 31 3.2 Xây dựng chƣơng trình truyền, nhận liệu 33 3.2.1 Đề xuất lƣu đồ thuật toán truyền, nhận liệu 33 3.2.2 Giới thiệu chuẩn truyền thông RS 485 36 3.2.3 Hoạt động thiết bị báo góc lái dùng vi điều khiển 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 viii PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tàu thủy phƣơng tiện giao thông đƣợc dùng rộng rãi có lịch sử lâu đời Tàu thủy có khả chở hàng hóa, hành khách với khối lƣợng lớn độ tin cậy cao So với vận tải đƣờng đƣờng không vận tải đƣờng thủy có độ tin cậy cao giá thành thấp Một hệ thống tàu thuỷ hệ thống lái Hệ thống lái tàu thuỷ giúp định hƣớng tàu theo hƣớng dịnh thay đổi hƣớng theo ý muốn ngƣời điều khiển Một hệ thống lái muốn kiểm soát đƣợc góc lái chế độ lái lặp lái tự động cần có hệ thống báo góc lái với độ xác cao tin cậy Ngày công nghệ vi xử lý phát triển, với ƣu điểm tốc độ, độ xác, tính linh hoạt ổn định, việc xây dựng hệ thống báo góc lái vi điều khiển hoàn toàn thực thi dƣới dạng mô hình làm tiền đề cho việc phát triển thành sản phẩm thƣơng mại tàu thủy Mục đích chung nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu thiết bị báo góc lái tàu thủy, ứng dụng xây dựng mô hình vật lý thiết bị báo góc lái dùng vi điều khiển Đối tƣợng nghiên cứu đề tài Đối tƣợng nghiên cứu thiết bị báo góc lái, cảm biến Hall, vi điều khiển AVR Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung nghiên cứu thiết bị báo góc lái, cảm biến Hall, vi điều khiển AVR, chuẩn truyền thông RS 485 Phƣơng pháp nghiên cứu Trên sở tìm hiểu hoạt động loại thiết bị báo góc lái, hoạt động loại cảm biến Tác giả kế thừa phát triển kinh nghiệm cho việc nghiên cứu mang tính ứng dụng cho thiết bị cụ thể Ý nghĩa khoa học đề tài Đề tài đƣợc ứng dụng dùng hệ thống báo góc lái Thuật toán mô hình đề xuất cho phép áp dụng tàu thủy Đề tài tài liệu tham khảo cho quan tâm đến thiết bị báo góc lái, vi điều khiển AVR, chuẩn truyền thông RS 485 Hình 3.11 Góc bánh lái lệch phải 19 độ 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu, nghiên cứu với bảo tận tình hỗ trợ nhiều mặt thầy giáo PGS.TS LƢU KIM THÀNH luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình thiết bị báo góc lái tàu thủy” hoàn thành tiến độ với yêu cầu đặt giải đƣợc vấn đề: Nghiên cứu hệ thống báo góc lái tàu thủy, nghiên cứu loại cảm biến đƣợc dùng để đo góc lái tàu thủy, đồng thời nghiên cứu tiến hành lập trình chƣơng trình điều khiển hệ thống ngôn ngữ C Tiến hành xây dƣng mô hình vật lý thiết bị báo góc lái tàu thủy Kiến nghị Đề tài thành công việc thiết kế thiết bị báo góc lái tàu thủy Ƣu điểm lớn hệ thống báo góc bẻ lái lắp cảm biến nhiều giải pháp khác mà không ảnh hƣởng đến sai số phép đo Không cần chỉnh định khí cảm biến mà hoàn toàn chỉnh định dạng điện tử Tuy nhiên mặt hạn chế: Trong số điều kiện xuất sai số từ cảm biến Mô hình vật lí đơn giản, chƣa đƣợc thử nghiệm môi trƣờng tàu thủy 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Khảo(2000) Hệ thống thiết bị điều khiển lái tàu Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Lê Hải Sâm (1998) Điện tử tương tự Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Ngô Diên Tập (2000) Vi điều khiển với lập trình C Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Nguyễn Hoàng Mai (2003) Kỹ thuật đo lường điện tập Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Lê Văn Doanh (2004) Các cảm biến kĩ thuật đo lường điều khiển Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Một số website: aerospace.honeywell.com/HMC1501-1512.ashx www.hocavr.com 10 www.citilink.com/~jsampson/lcdindex.htm 11 www.cs.colostate.edu/~hirsch/LCD.html 12 www.hantronix.com/ 43 PHỤ LỤC /******************************************************* This program was created by the CodeWizardAVR V3.12 Advanced Automatic Program Generator © Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 2/7/2015 Author : Company : Comments: Chip type : ATmega16 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *******************************************************/ #include // Graphic Display functions #include #include // Font used for displaying text // on the graphic display #include unsigned char bx=0; 44 unsigned char bus=1; unsigned char kim[81][2]={ {24,36}, {24,37}, {25,37}, {26,37}, {26,38}, {27,38}, {28,38}, {28,39}, {29,39}, {29,40}, {29,42}, {30,40}, {30,42}, {31,41}, {32,41}, {32,42}, {33,41}, {33,42}, {34,42}, {35,42}, {35,43}, {36,43}, {36,44}, {37,43}, {37,44}, {38,44}, {39,44}, 45 {40,44}, {41,44}, {41,45}, {42,45}, {43,45}, {44,45}, {44,46}, {45,46}, {46,46}, {47,46}, {48,46}, //3 {48,47}, {49,47}, {50,47}, {51,47}, {52,46}, {53,46}, {54,46}, {55,46}, {56,46}, {56,45}, {57,45}, {58,45}, {59,45}, {59,44}, {60,45}, {60,44}, {61,44}, {62,44}, 46 {63,44}, {63,43}, {64,44}, {64,43}, {65,43}, {65,42}, {66,43}, {67,42}, {67,41}, {68,42}, {68,41}, {69,41}, {70,41}, {70,40}, {71,41}, {71,40}, {71,39}, {72,39}, {72,38}, {73,38}, {74,38}, {74,37}, {75,37}, {76,37}, {76,36}, }; void draw(unsigned char k); // Declare your global variables here #define DATA_REGISTER_EMPTY (1