hệ thống bơm nước tự động
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động MỤC LỤC Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 1 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày tháng năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Đỗ Quang Huy Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 2 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ và rộng lớn của nền khoa học kỹ thuật.Các công nghệ mới thuộc các lĩnh vực khác nhau cũng nhờ đó đã ra đời để đáp ứng những nhu cầu của xã hội, và một trong số đó phải kể đến là Trang Bị Điện. Hiện nay Trang Bị Điện đã và đang phục vụ hữu ích cho tự động hoá công nghiệp và sinh hoạt. Một trong những ứng dụng phục vụ cho cuộc sống hàng ngày điển hình như hệ thống bơm nước tự động. Trên tinh thần học đi đôi với hành, học gắn liền với lao động, sản xuất và đời sống, nhóm sinh viên chúng em đã tìm hiểu và ứng dụng của Trang Bị Điện trong việc điều khiển động cơ xoay chiều một pha. Với sự hướng dẫn của thầy Đỗ Quang Huy chúng em đã tiến hành thiết kế mạch bơm nước tự động dùng Trang Bị Điện kết hợp vi điều khiển. Phần thiết kế bao gồm: sơ đồ mạch lắp ráp, thuật toán,và viết chương trình điều khiển cho vi xử lý. Mặc dù chúng em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đề tài này, xong do giới hạn về thời gian cũng như kiến thức nên nội dung còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô cũng như của các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên: Phạm Đình Thuyết Phạm văn Thuận Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 3 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động Phần I : YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.1- Phân tích yêu cầu của đề tài Đề tài “Thiết kế chế tạo động cơ bơm nước tự động ” Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ mạch đảm bảo yêu cầu : -Công suất cấp điện12w/220v. -Tốc độ động cơ n=1400v/phút Cos φ =0,89 1.2 Mục tiêu của đề tài Khi thiết kế hệ thống bơm nước cần phải phân tích, chọn lọc các phương án tốt nhất, tuân thủ các điều kiện thực tế. Bên cạnh đó phải đảm bảo các yêu cầu sau: • Đảm bảo tính tin cậy của hệ thống. • Đảm bảo tính cung cấp điện. • Đảm bảo chất lượng điện. • Mang tính khả thi cao và có thể mở rộng công dụng khi cần thiết. • Thuận tiện trong vận hành, lắp ráp, sữa chữa, an toàn, đồng thời đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật. • Đảm bảo tính kinh tế. Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 4 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động 1.3.Các phương án thực hiện : -Dùng vi diều khiển : Sử dụng A89C51 được nạp sẵn chương trình điều khiển. Xuất lệnh để điều khiển van công suất tip 41, thực hiện quá trình đóng mở cho role, điều khiển cho động cơ. Nhận tín hiệu từ cảm biến đưa vể, điều khiển van công suất. -Dùng PLC:Sử dụng điều khiển động cơ bằng chương trình nạp sẵn trong bộ PLC, và nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến. Từ đó động cơ hoạt động chính xác. ** Phương án lựa chọn: Dùng vi điều khiển,bởi trong mô hình này cần độ chính xác cao,bộ điều khiển có giá thành thấp, điều khiển đơn giản, mô hình thuộc loại nhỏ, tốc độ xử lý nhanh.Tất cả những yêu cầu đó vi điều khiển đều đáp ứng tốt.Bên cạnh đó, một bộ PLC giá thành khá cao dùng vào mô hình nhỏ rất lãng phí, kết nối cồng kềnh. Nhược điểm: Vi điều khiển lập trình khó hơn PLC 1.4. Vai trò của đề tài: Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành điện giữ vai trò vô cùng quan trọng, nó ảnh huởng to lớn đến công cuộc xây dựng và phát triển đất nước. Đất nước ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng cao, chính vì thế mà yêu cầu ngày càng liên tục cung cấp điện là vấn đề rất cần thiết và mang tính tất yếu. Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 5 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động Việc kết hợp các biện pháp tự động hóa trong hệ thống điện đã mang đến những lợi ích to lớn. Một trong những ứng dụng thiết thực là việc áp dụng phương pháp tự động bơm nước vào thực tiễn. Với việc áp dụng phương pháp này tính năng liên tục cung cấp điện cũng như chất lượng điện được đảm bảo đến mức tốt nhất. Đây là một trong những yếu tố cần thiết góp phần thúc đẩy sự phát triển của hệ thống điện nói riêng và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nói chung. Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 6 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động Phần II- Cơ sơ lý thuyết chung về đề tài Thiết kế một bể nước có máy bơm nước hoàn toàn tự động, sử dụng kỹ thuật số hóa việc bơm nươc lên bể . Động cơ bơm nước được điều khiển bằng một mạch điện tử đơn giản nhưng độ chính xác cao .Nhằm giảm thiểu chi phí cho người sủ dụng. Mực nước trong bể đo được bằng cảm biến có nối với mạch điện và cách điện nhằm đảm bảo an toàn. Mạch điện tử được sử dụng bằng nguồn 1 chiều 5v 2.1 Sơ đồ cấu trúc Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 7 Khối nguồn nuôi Mô hình hệ thống Động cơ bơm nước Khối điều khiển tín hiệu Khối cảm biến Đo mực nước Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động 2.2 Chức năng và nhiệm vụ từng khối -Khối nguồn: + Nguồn 5v: Có chức năng cung cấp năng lượng cho mạch điều khiển hoạt động với mức điện áp cung cấp là 5v. +Nguồn 220v cung cấp trực tiếp cho động cơ hoạt động Cảm biến đo mực nước: Đo mưc nước trong bể đưa tín hiệu tới mạch nhận dạng và phân tích tín hiệu đầu vào để xử lý tín hiệu điều khiển động cơ. -Mạch điều khiển tín hiệu đầu vào: xử lý tín hiệu do khối 1 cung cấp và phát ra tín hiệu để điều khiển máy bơm. -Động cơ bơm nước: Có nhiện vụ nhận tín hiệu và bơm nước lên bể 2.3. khối nguồn 2.3.1. sơ đồ mạch nguồn Vì trong mạch có sử dụng các linh kiện, các IC có điện áp định mức dao động từ 2.5vđến 5v nên cần phải có một nguồn cấp ổn định. Do đó ta chọn nguồn cung cấp là 5v để đảm bảo chung cho sự hoạt động của các IC cũng như các linh kiện làm nhiệm vụ đóng cắt như role…. Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 8 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động 2.3.2 Nguyên lý hoạt động Ic 7805 và 7812 nói chung là các loại ic họ 78xx đều có công dụng chung là giữ điện áp ổn định cho các thiết bị hay linh kện chỉ sử dụng điện áp 5v,12v Sơ đồ phía dưới ic 7805 có 3 chân : • Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên ) • Chân số 2 là chân GND(hình vẽ trên ) • Chân số 3là chân OUT(hình vẽ trên ) Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 9 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5v dù điện áp nguồn cung cấp thay đổi .Mạch này dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5v(các loại IC thường hoạt động ở điện áp này ).Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột ; điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC7805 vẫn giữa được điện áp ở ngõ ra OUT5v không đổi . Mạch trên lấy nguồn 1 chiều từ 1 máy biến áp với điện áp từ 7v đến 12v để đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch .vì lý do đó một diode cầu được lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính cùa nguồn cấp cho mạch theo một chiều duy nhất,và người dùng cunngx không cần quan tâm đến cực tính của nguồn khi nối vào ngõ nữa. Chú ý : Điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn định từ 1.5v đến 2v tụ điện giứ vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn . - Ngoài khối nguồn trên, đối với những mạch đơn giản ta có thể sử dụng các mạch nguồn ổn định điện áp 5v có bán sẵn trên thị trường 2.4. Khối xử lý tín hiệu A - Khảo sát sơ đồ chân tín hiệu của 89C51 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Phạm Đình Thuyết - Phạm Văn Thuận Page 10 . Đồ án bơm nước tự động Phần II- Cơ sơ lý thuyết chung về đề tài Thiết kế một bể nước có máy bơm nước hoàn toàn tự động, sử dụng kỹ thuật số hóa việc bơm. nguồn nuôi Mô hình hệ thống Động cơ bơm nước Khối điều khiển tín hiệu Khối cảm biến Đo mực nước Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án bơm nước tự động 2.2 Chức năng