ĐO tốc độ ĐỘNG cơ DÙNG VDK

ĐO tốc độ ĐỘNG cơ DÙNG VDK .................................. ĐO tốc độ ĐỘNG cơ DÙNG VDK .................................. ĐO tốc độ ĐỘNG cơ DÙNG VDK .................................. ĐO tốc độ ĐỘNG cơ DÙNG VDK ..................................

ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG ĐỀ TÀI 1.1 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.2 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .2 CHƯƠNG TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN QUAN TRỌNG .3 2.1 VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA328 2.2 MÀN HÌNH LCD 16X2 2.3 IC LM358 2.4 IC ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LM7805 2.5 LED THU VÀ LED PHÁT TIA HỒNG NGOẠI .9 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT 11 3.1 SƠ ĐỒ MẠCH CHI TIẾT 11 3.2 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 13 CHƯƠNG THI CÔNG PHẦN CỨNG .15 4.1 SƠ ĐỒ MẠCH IN 15 4.2 MẠCH THI CÔNG PHẦN CỨNG 17 CHƯƠNG NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 18 5.1 NHẬN XÉT 18 5.1.1 Ưu điểm 18 5.1.2 Nhược điểm .18 5.2 KẾT LUẬN .18 5.2.1 Kết đạt .18 5.2.2 Ứng dụng 18 5.2.3 Hướng phát triển .18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 PHỤ LỤC 20 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG HÌNH 2-1: VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA328 .3 HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ CHÂN ATMEGA328 [1] .3 HÌNH 2-3: SƠ ĐỒ CHÂN LCD 16X2 HÌNH 2-4 : SƠ ĐỒ CHÂN IC LM358 [2] HÌNH 2-5: IC 7805 [3] HÌNH 2-6: SƠ ĐỒ CHÂN IC LM7805 .8 HÌNH 2-7: LED PHÁT HỒNG NGOẠI .9 HÌNH 2-8: LED THU HỒNG NGOẠI 10 HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI .11 HÌNH 3-2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VI ĐIỀU KHIỂN TÍCH HỢP MẠCH NGUỒN VÀ MÀN HÌNH LCD 12 HÌNH 3-3: SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 13 HÌNH 4-1: MẠCH IN KHỐI THU PHÁT HỒNG NGOẠI 15 HÌNH 4-2: MẠCH IN BOARD MẠCH CHÍNH .16 HÌNH 4-3: ẢNH 3D MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 17 HÌNH 4-4: MẠCH THƯC TẾ BOARD MẠCH CHÍNH .17 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1 : SƠ ĐỒ CHÂN ATMEGA328 BẢNG 2-2: SƠ ĐỒ CHÂN LCD DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GND IC LED LCD VCC Ground Intergrated circuit Light emitting diode Liquid Crystal Display Voltage common collector Trang 1/22 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG ĐỀ TÀI 1.1 Tóm tắt nội dung đề tài Với sống công nghệ với tiến khoa học kĩ thuật nhu cầu người công việc ngày đòi hỏi phải xác cao, để nâng cao độ xác cơng việc ta cần phải có máy móc thiết bị đo lường chuẩn Máy đo tốc độ động với độ xác cao sử dụng giải thuật điều chỉnh thang đo ý tưởng đáp ứng nhu cầu Đo tốc độ động dùng vi điều khiển máy đo tốc độ vòng quay động tự động thay đổi thời gian đọc tốc độ vòng quay động giải thuật điều chỉnh thang đo sau cho phù hợp để giảm sai số đo Phương pháp đo tốc độ động hiểu sau: đĩa quay gắn vào động đĩa quay đục lỗ vừa đủ cho ánh sang hồng ngoại xuyên qua động quay vòng cảm biến cho tín hiệu xung, tín hiệu từ cảm biến đưa vào vi điều khiển ATMEGA 328 để xử lý để chọn thang đo phù hợp tính tốn số vòng giây vòng phút Sau khối xử lý xuất kết hình LCD Trang 2/22 1.2 Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn Khối cảm biến hồng - ngoại Giải thích sơ đồ khối: khối xử lý Hình 1-1: sơ đồ khối hệ thống ATMEGA 328 Khối hiển thị LCD 16x2 + Khối nguồn: khối để cấp nguồn cần thiết cho khối cảm biến, khối xử lý khối hiển thị + Khối cảm biến hồng ngoại: khối có chức thu tín hiệu từ động truyền cho khối xử lý + Khối xử lý: nhận tín hiệu từ khối cảm biến hồng ngoại xử lý tín hiệu bắt đầu chọn thang đo cho phù hợp, tính tốn vòng giây, vòng phút truyền thông tin khối hiển thị + khối hiển thị: có nhiệm vụ nhận thơng tin từ khối xử lý hiển thị hình số vòng giây, vòng phút Trang 3/22 CHƯƠNG TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN QUAN TRỌNG 1.3 Vi điều khiển ATMEGA328 Hình 2-1: Vi điều khiển ATMEGA328 Hình 2-2: Sơ đồ chân ATMEGA328 [1] Trang 4/22 - ATMEGA328 vi điều khiển nâng cấp từ ATMEGA128 thuộc họ AVR sản suất Atmel Là vi điều khiển cấu trúc AVR bit, với 32 K nhớ flash, K EEPROM K SRAM, timer bit timer 16 bit - ATMEGA328 chip cần lượng thấp để hoạt động với điện áp từ 1.8 V đến 5.5 V Dòng điện hoạt động 0.2 mA, chế độ nghỉ 0.1 uA - ATMEGA328 có 28 chân số chân suất nhập liệu 20 chân gồm: chân hoạt động chế độ analog, 14 chân hoạt động chế độ digital có chân băm xung Sơ đồ chân cụ thể thể bảng : Bảng 2-1 : sơ đồ chân ATMEGA328 Chân số 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 chức chân Reset Chân digital Chân digital Chân digital Chân digital Chân digital Chân cấp nguồn VCC Chân nối đất GND Chân tạo dao động Chân tạo dao động Chân digital Chân digital Chân digital Chân digital Chân digital Chân digital 10 Chân digital 11 Chân digital 12 Chân digital 13 Chân cấp nguồn VCC Chân điện áp tham chiếu Chân nối đất GND Chân analog A0 Chân analog A1 Chân analog A2 Chân analog A3 Chân analog A4 Chân analog A5 Trang 5/22 1.4 Màn hình LCD 16x2 Hình 2-3: Sơ đồ chân LCD 16x2 - LCD tên viết tắt Liquid Crystal Display Ngày LCD sử dụng phổ biến có khả tương thích với loại vi điều khiển - LCD 16x2 loại hình hiển thị thông dụng với 16 cột hàng hiển thị liệu đen trắng với đèn - Các thông số đặc tính làm việc LCD 16x2 sau : + điện áp hoạt động tốt cho LCD từ 2.7 V đến V + dòng điện hoạt động tốt : 350 uA đến 600 uA + nhiệt độ thích hợp : -30 oC đến 75 oC - LCD 16x2 có chế độ hoạt động chế độ bit chế độ bit : + chế độ bit sử dụng 12 chân, liệu truyền đường từ D4 đến D7 + Chế độ bit sử dụng 16 chân LCD, liệu truyền từ chân D0 đến D7 Bảng 2-2: sơ đồ chân LCD Chân số chức nằng Chân nối đất cho LCD Chân cấp nguồn VCC cho LCD Chân điều chỉnh độ tương phản Chân chọn ghi Trang 7/22 + Chân số chân tín hiệu op-amp thứ + Chân số chân ngõ vào (-) op-amp thứ + Chân số chân ngõ vào (+) op-amp thứ + Chân số chân tín hiệu op-amp thứ + Chân số chân cấp nguồn cho IC + Chân sô chân nối đất cho IC 1.6 IC ổn định điện áp LM7805 Hình 2-5: IC 7805 [3] Trang 8/22 Hình 2-6: Sơ đồ chân IC LM7805 - IC LM7805 IC ổn áp thông dụng, dễ dàng sử dụng cho điện áp đầu V - Các thông số IC LM7805: + Điện áp đầu vào: từ V đến 20 V + Khoảng nhiệt độ hoạt động: từ -20 oC đến 85 oC + Điện áp ngõ ra: V + Dòng điện ngõ ra: 1.5 A - Sơ đồ chân IC LM7805: + Chân số 1: ngõ vào điện áp + Chân số 2: chân nối đất IC + Chân số 3: chân điện áp ngõ ổn định V IC 1.7 LED thu LED phát tia hồng ngoại Hình 2-7: LED phát hồng ngoại - LED phát hồng ngoại linh kiện bán dẫn có khả phát sóng hồng ngoại Ánh sáng LED phát hồng ngoại mắt người khơng nhìn thấy - Thơng số LED phát hồng ngoại: + Điện áp hoạt động: 1.2 V đến 1.6 V Trang 9/22 + Dòng điện hoạt động: 10 mA đến 20 mA + Bước sóng: 940 nm - LED phát có chân: chân anot kết nối với nguồn dương, chân catot nối đất Hình 2-8: LED thu hồng ngoại - LED thu hồng ngoại linh kiện chuyển đổi lượng hồng ngoại thành lượng điện - LED thu không phát ánh sáng - Dòng điện qua LED thu tỉ lệ thuận với cường độ tia hồng ngoại mà LED thu nhận - LED thu có chân: chân anot nối với đất thơng qua điện trở hạn dòng, chân catot nối với nguồn dương Trang 10/22 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT 1.8 Sơ đồ mạch chi tiết Hình 3-1: Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát hồng ngoại - Ta cấp nguồn 5V cho toàn khối thu phát hồng ngoại từ khối nguồn thông qua jack cấm C1: chân số nối đất, chân số cấp nguồn V cho mạch - Đèn LED phát phát tia hồng ngoại, điện trở R1 có nhiệm vụ hạn dòng qua LED phát - Khi LED thu chưa nhận tín hiệu hồng ngoại từ LED phát điện trở LED thu lớn điện áp chân nhỏ điện áp chân số Op-amp IC LM358 so sánh điện áp cho ngõ mức thấp gần V - Khi LED thu nhận tín hiệu hồng ngoại từ LED phát làm giảm mạnh điện trở LED thu lúc điện áp chân số lớn điện áp chân số ngõ mức cao gần 3.5 V Trang 11/22 Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển tích hợp mạch nguồn hình LCD - Khối ổn định nguồn IC LM7805 ổn định áp ngõ mức V Tụ phân cực 1000 uF giúp lọc phẳng điện áp ngõ vào IC LM7805 Hai tụ 104 dùng để chống nhiểu tần số - Vi điều khiển ATMEGA328 cấp nguồn ổn định V từ khối nguồn qua chân chân 20, chân 22 nối đất, chân chân 10 kết hợp với thạch anh hai tụ tạo dao động cho vi điều khiển Khối dao động nguồn xung giữ nhịp nuôi vi điều khiển khơng có mạch khơng hoạt động Nhưng bạn không cần sử dụng tần số hoạt động cao bên vi điều khiển có dao động với tần số tối đa MHz bỏ dao động bên ngồi Bộ reset nối với nguồn thông qua điện trở kéo lên nối với chân số Nút nhấn có tác dụng nối đất với chân số nút nhấn nhấn tương đương với chân số nối đất vi điều khiển reset lại trạng thái ban Trang 12/22 đầu Chân chân cấp tín hiệu vào từ khối thu phát hồng ngoại cho vi điều khiển xử lý truyền LCD - LCD sử dụng chế độ bit chân liệu chân D4 đến chân D7 với D4 bit có trọng số thấp chân D7 chân có trọng số cao LCD nối trực tiếp đến chân vi điều khiển tương tự sau: + Chân liệu D4 nối với chân số 12 + Chân liệu D5 nối với chân số 11 + Chân liệu D6 nối với chân số + Chân liệu D7 nối với chân số + Chân số để chọn ghi cho LCD nối với chân số 18 vi điều khiển + Chân số nối với đất để chon chế độ ghi cho LCD + Chân số chân cho phép nối với chân số 17 vi điều khiển 1.9 Sơ đồ giải thuật Hình 3-3: Sơ đồ giải thuật - Các ký hiệu sơ đồ giải thuật: + x số vòng giây Trang 13/22 + t1, t2 ngưỡng để chuyển từ thang đo sang thang - rpm số vòng phút - rpmcount số vòng đếm thang đo cụ thể - Cảm biến hồng ngoại nhận xung cao qua lỗ đĩa quay Tín hiệu truyền điến vi điều khiển Ban đầu mặc định x Vậy khởi động vi điều khiển chọn thang đo x nhỏ t1 Là thang đo có thời gian giây Khi thời gian lớn giây hàm ngắt chốt số đếm vòng giây sau thực phép tính số vòng giây vòng phút.Sau x cập nhật Nếu x nhỏ t1 giữ ngun thang đo lớn t1 mà nhỏ t2 chuyển sang thang đo đo vòng giây chuyển thang đo đo vòng nữa giây x lớn t2 tiếp tục tính tốn, cập nhật liên tục số vòng quay Trang 14/22 THI CƠNG PHẦN CỨNG 1.10 Sơ đồ mạch in Hình 4-1: mạch in khối thu phát hồng ngoại - Khối mạch thu phát hồng ngoại thiết kế phần mềm Altium 15 với độ xác cao Các chân linh kiện với kích thước thật, khơng bị chồng lấn linh kiện hay khoảng cách chân linh kiện xa Trang 15/22 Hình 4-2: Mạch in board mạch - Board mạch gồm mạch nguồn mạch vi điều khiển ATMEGA328 hình LCD thiết kế phần mềm Altium15 với chuẩn chân linh kiện 1.11 Mạch thi cơng phần cứng Trang 16/22 Hình 4-3: Ảnh 3D mạch thu phát hồng ngoại Hình 4-4: Mạch thưc tế board mạch Trang 17/22 CHƯƠNG 1.12 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Nhận xét 1.1.1 Ưu điểm - Mạch chạy ổn định - Đo tốc độ động với số vòng quay lớn - Độ xác cao - Mạch chạy thời gian dài bị sinh nhiệt 1.1.2 Nhược điểm - Mạch dễ bị nhiễu chạm vào chân lấy tín hiệu chân tín hiệu bị lỏng - Mạch cồng kềnh 1.13 Kết luận 1.1.3 Kết đạt Mạch đáp ứng yêu cầu đặt Đo tốc độ đơng có khả chuyển thang đo tự động số vòng thay đổi 1.1.4 Ứng dụng Hiện ngành công nghiệp, nông nghiệp có nhiều loại động khác cần đo động đặt cố định máy đo tốc độ với cảm biến hồng ngoại đáp ứng yêu cầu đo tốc độ động 1.1.5 Hướng phát triển Vì máy đo tốc độ q cồng kềnh khó thay đổi động đo nên cần thiêt bị, cảm biến đọc số vòng quay khác dễ dàng tiện lợi đo Trang 18/22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Atmega328-pinout.php [2] http://robocon.vn/detail/ic14-ic-khuech-dai-thuat-toan-lm358.html [3] http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/What-is-a-LM7805- voltage-regulator Trang 19/22 PHỤ LỤC #include LiquidCrystal lcd(12, 11, 6, 5, 4, 3); volatile int rpmcount; int rpm; int x = 0; int y; int t1 = 30; int t2 = 60; unsigned long lastmillis; void setup(){ lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(1, 0); lcd.print("do toc RPM"); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print("Mai Minh Man "); attachInterrupt(0, rpm_fan, FALLING); delay(1000); lcd.clear(); lastmillis =0; rpm = 0; rpmcount = 0; } void loop(){ if(x < t1){ if (millis() - lastmillis >= 2000){ noInterrupts(); rpm = rpmcount*30; Trang 20/22 x= rpmcount/2; y=1; rpmcount = 0; lastmillis = millis(); interrupts(); } } if(x >= t1 && x < t2 ){ if (millis() - lastmillis >= 1000){ noInterrupts(); rpm = rpmcount*60; x= rpmcount; y=1; rpmcount = 0; lastmillis = millis(); interrupts(); } } if(x >= t2){ if (millis() - lastmillis >= 500){ noInterrupts(); rpm = rpmcount*60*2; x= rpmcount*2; y=2; rpmcount = 0; lastmillis = millis(); interrupts(); } } Trang 21/22 lcd.setCursor(0,0); lcd.print(x,DEC); lcd.setCursor(6, 0); lcd.print("v/s"); lcd.setCursor(13, 0); lcd.print("CD"); lcd.setCursor(15,0); lcd.print(y,DEC); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(rpm,DEC); lcd.setCursor(6,1); lcd.print("v/p"); delay(500); lcd.clear(); } void rpm_fan(){ rpmcount++; } ... điều khiển máy đo tốc độ vòng quay động tự động thay đổi thời gian đọc tốc độ vòng quay động giải thuật điều chỉnh thang đo sau cho phù hợp để giảm sai số đo Phương pháp đo tốc độ động hiểu sau:... nâng cao độ xác cơng việc ta cần phải có máy móc thiết bị đo lường chuẩn Máy đo tốc độ động với độ xác cao sử dụng giải thuật điều chỉnh thang đo ý tưởng đáp ứng nhu cầu Đo tốc độ động dùng vi... yêu cầu đặt Đo tốc độ đơng có khả chuyển thang đo tự động số vòng thay đổi 1.1.4 Ứng dụng Hiện ngành công nghiệp, nơng nghiệp có nhiều loại động khác cần đo động đặt cố định máy đo tốc độ với cảm