Đồ án NE555 điều khiển tốc độ động cơ

Ne555 điều khiển tốc độ động cơ hiển thị lên LCD ( đơn vị hiển thị : RPM) Liên hệ hỗ trợ đồ án : https:www.facebook.comdoangiaresv Liên hệ hỗ trợ đồ án : https:www.facebook.comdoangiaresv Liên hệ hỗ trợ đồ án : https:www.facebook.comdoangiaresv

Contents LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kỹ thuật điện tử Với phát triển nhanh chóng kĩ thuật điện tử, xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Và việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc chúng em thực đề tài “ Thiết kế chỉnh lưu có điều khiển chỉnh tốc độ động chiều 24V” thơng qua đề tài chúng em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ sung thêm cố gắng tìm hiểu kỹ phương án công nghệ cho thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu kinh tế Với hi vọng đồ án thiết kế kĩ thuật áp dụng thực tế nên chúng em cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ việc lắp đặt bố trí thiết bị Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn bạn đồ án môn học chúng em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, chúng em mong thầy, giáo đóng góp ý kiến quý báu để đồ án môn học hoàn thiện Chúng em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên thực xxx ccc vvv bbb THUYẾT MINH ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhóm: Họ tên thành viên: vvv vvvv vvv vvv Ca/lớp: vvvv Giáo viên hướng dẫn đề tài: vvvv Ngày giao đề tài: vvv Ngày hoàn thành: vvv Tên đề tài: Thiết kế điều chỉnh lưu có điều khiển để điều chỉnh tốc độ động điện chiều 24V Yêu cầu: Thiết kế sơ đồ động lực Thiết kế mạch điều khiển Tính chọn thiết bị Thiết kế mơ hình thi cơng mạch điện Đo lường, hiệu chỉnh thông số mạch điện Số liệu yêu cầu thêm: - Thuyết minh, trình bày khổ giấy a4 chữ Times New Roman, cỡ chữ 14 Các vẽ trình bày khổ giấy a1, mơ hình thiết kế thành khối gá treo, có in sơ đồ mạch điện bên Ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (DC) I.Giới thiệu chung động chiều DC 1.1 Khái niệm Động chiều DC ( DC từ viết tắt "Direct Current Motors") Động điều khiển dịng có hướng xác định hay nói dễ hiểu loại động chạy nguồn điện áp DC- điện áp chiều(Khác với điện áp AC xoay chiều) Đầu dây đông thường gồm hai dây (dây nguồnVCC dây tiếp đất- GND) DC motor động chiều với quay liên tục Khi bạn cung cấp lượng, động DC bắt đầu quay, chuyển điện thành Hầu hết động DC quay với cường độ RPM cao ( số vịng quay/ phút) Tốc độ khơng tải động DC khơng giảm tốc đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM Ứng dụng động DC đa dạng hầu hết lĩnh vực đời sống Trong tivi, đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, máy công nghiệp v v Đối với động điện chiều có loại khơng chổi than (Brussless DC MotorBLDC) động có chổi than (Brush DC Motor- DC Motor) Do động BLDC thực chất động điện pha khơng đồng xét động điện chiều có chổi than 1.2 Phân loại động điện chiều (đây cách phân loại theo cách kích từ) Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau: -Kích từ độc lập -Kích từ song song -Kích từ nối tiếp -Kích từ hỗn hợp Với loại động điện chiều có ứng dụng khác Nhưng thực tế, ta chủ yếu tiếp xúc với loại động DC cơng suất thấp có phần Stator sử dụng nam châm vĩnh cửu nên thông thường không cần đến phần kích từ cho động Vì việc phân loại mang tính chất tham khảo để bác tìm hiểu thêm sâu rộng Ta nói đến quan tâm tới kích từ cho động DC nói đến loại động DC cơng suất lớn, Stator động nam châm vĩnh cửu mà nam châm điện Phần nam châm điện gồm lõi thép kỹ thuật bó dây Để Stator biến thành nam châm điện ta cần phải cấp điện cho phần Startor nó, ta gọi kích từ Như với loại động DC tiếp cận khơng cần phải quan tâm tới "kích từ" 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Gồm có phần stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), phần cổ gópchỉnh lưu (Cấu tạo chi tiết động DC với phần than lộ phần rotor dây đồng) • - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện • - Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều • - Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Thông thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha Nếu trục động điện chiều kéo lực ngoài, động hoạt động máy phát điện chiều, tạo sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động counter-EMF (CEMF) sức điện độngđối kháng, đối kháng lại điện áp bên đặt vào động Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện (như lúc ta nối điện trở tải vào đầu động cơ, kéo trục động ngẫu lực bên ngoài) Như điện áp đặt động bao gồm thành phần: sức phản điện động, điện áp giáng tạo điện trở nội cuộn dây phần ứng Dịng điện chạy qua động tính theo biều thức sau: I = (Vnguon - Vphandienrong ) / Rphanung Công suất mà động đưa được, tính : P = I*(Vphandiendong) Cơ chế sinh lực quay động điện chiều Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương bị tác động lực hướng lên, cạnh đối diện lại bị tác động lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái Fleming Các lực gây tác động quay lên cuộn dây, làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liên tục chiều, cổ góp điện làm chuyển mạch dịng điện sau vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề mặt cuộn dây song song với đường sức từ trường Nghĩa lực quay động cuộn dây lệch 90 o so với phương ban đầu nó, rotor quay theo quán tính Trong máy điện chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối nhiều phiến góp khác cổ góp Nhờ dòng điện lực quay liên tục khơng bị thay đổi theo vị trí khác rotor Phương trình động chiều: • E= K.omega • V= E+Rư.Iư • M= K Φ Iư Với: • Φ: Từ thơng cực(Wb) • Iư: dịng điện phần ứng (A) • V: Điện áp phần ứng (V) • Rư: Điện trở phần ứng (Ohm) • omega: tốc độ động cơ(rad/s • M: moment động (Nm) K: số, phụ thuộc cấu trúc động 1.4 Điều chỉnh tốc độ động chiều Để điều chỉnh tốc độ động điện chiều ta có phương án : - Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Φ - Điểu chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở Rf mạch phần ứng - Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng Uư Cả phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều có phương pháp điều chỉnh động chiều cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động tốt hay sử dụng thu đặc tính có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ phẳng không bị hao tổn, điều chỉnh trơn tốc độ Vì đồ án em giới thiệu phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều cách thay đổi điện áp phần ứng II Giới thiệu Encoder 2.1 Khái niệm: Encoder hay gọi mã hóa, cảm biến chuyển động học tạo tín hiệu kỹ thuật số đáp ứng với chuyển động Là thiết bị điện có khả làm biến đổi chuyển động thành tín hiệu số xung Bộ mã hóa Encoder phận quan trọng cấu tạo máy CNC Nó giúp đo hiển thị thồn số tốc độ máy Có hai loại mã hóa: tuyến tính quay Encoder tuyến tính đáp ứng chuyển động dọc theo đường dẫn, Encoder quay đáp ứng với chuyển động quay 2.2 Cấu tạo encoder: Encoder bao gồm: - đĩa quay có khoét lỗ gắn vào trục động - đèn Led dùng làm nguồn phát sáng - mắt thu quang điện xếp thẳng hàng Bảng mạch điện giúp khuếch đại tín hiệu Khi Encoder chuyển động chuyển đổi xử lý chuyển động chuyển thành tín hiệu điện Các tín hiệu truyền đến thiết bị điều khiển PLC xử lý để biểu thị giá trị cần đo đạt chương trình riêng biệt 10 - • Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE (Integrated Development Environment) dùng để soạn thảo, biên dịch code nạp chương cho board Ứng dụng Arduino nano: - Làm Robot Arduino có khả đọc thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ,… nên thường dùng để làm xử lý trung tâm nhiều loại robot - Game tương tác: Arduino sử dụng để tương tác với Joystick, hình,… chơi game Tetrix, phá gach, Mario… - Máy bay không người lái - Điều khiển đèn tín hiệu giao thơng, làm hiệu ứng đèn Led nhấp nháy biển quảng cáo… - Điều khiển thiết bị cảm biến ánh sáng, âm - Làm máy in 3D - Làm đàn ánh sang - Làm lò nướng bánh biết tweet để báo cho bạn bánh chín Arduino cịn nhiều ứng dụng hữu ích khác tùy vào sáng tạo người dùng • Đặc điểm kỹ thuật Arduino nano: Arduino Nano Thông số kỹ thuật Số chân analog Cấu trúc AVR Tốc độ xung 16 MHz Dòng tiêu thụ I/O 40mA Số chân Digital I/O 22 Bộ nhớ EEPROM KB Bộ nhớ flash 32 KB of which KB used by Bootloader Điện áp ngõ vào (7-12) Volts 20 • Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Kích thước bo mạch 18 x 45 mm Nguồn tiêu thụ 19mA Ngõ PWM SRAM 2KB Sơ đồ chân Arduino nano: 21 Tên pin Arduino Nano Kiểu ICSP MISO Đầu vào đầu Vcc Đầu SCK Đầu MOSI Đầu đầu vào RST Đầu vào GND Nguồn Chức Master In Slave Out Cấp nguồn Tạo xung cho Master Out Slave In Đặt lại, Hoạt động mức thấp Chân nối dất Chức chân Arduino Nano: Arduino Nano có 14 ngõ vào/ra Các chân làm việc với điện áp tối đa 5V Mỗi chân cung cấp nhận dịng điện 40mA có điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ Các chân sử dụng làm đầu vào đầu ra, sử dụng hàm pinMode, digitalWrite digitalRead Chân 1, 2: Chân nối tiếp 22 Hai chân nhận RX truyền TX sử dụng để truyền liệu nối tiếp TTL Các chân RX TX kết nối với chân tương ứng chip nối tiếp USB tới TTL Chân 6, 8, 9, 12, 13 14: Chân PWM Mỗi chân số cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung bit Tín hiệu PWM tạo cách sử dụng hàm analogWrite Chân 5, 6: Ngắt Khi cần cung cấp ngắt cho xử lý điều khiển khác, sử dụng chân Các chân sử dụng phép ngắt INT0 INT1 tương ứng cách sử dụng hàm attachInterrupt () Các chân sử dụng để kích hoạt ba loại ngắt ngắt giá trị thấp, tăng giảm mức ngắt thay đổi giá trị ngắt Chân 13, 14, 15 16: Giao tiếp SPI Khi bạn không muốn liệu truyền khơng đồng bộ, bạn sử dụng chân ngoại vi nối tiếp Các chân hỗ trợ giao tiếp đồng với SCK Mặc dù phần cứng có tính phần mềm Arduino lại khơng có Vì vậy, bạn phải sử dụng thư viện SPI để sử dụng tính Chân 16: Led Khi bạn sử dụng chân 16, đèn led bo mạch sáng Chân 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 26: Ngõ vào/ra tương tự Như đề cập trước UNO có chân đầu vào tương tự Arduino Nano có đầu vào tương tự (19 đến 26), đánh dấu A0 đến A7 Điều có nghĩa bạn kết nối kênh đầu vào tương tự để xử lý Mỗi chân tương tự có ADC có độ phân giải 1024 bit (do cho giá trị 1024) Theo mặc định, chân đo từ mặt đất đến 5V Nếu bạn muốn điện áp tham chiếu 0V đến 3.3V, nối với nguồn 3.3V cho chân AREF 23 (pin thứ 18) cách sử dụng chức analogReference () Tương tự chân digital Nano, chân analog có số chức khác Chân 23, 24 A4 A5: chuẩn giao tiếp I2C Khi giao tiếp SPI có nhược điểm cần chân giới hạn thiết bị Đối với truyền thông đường dài, cần sử dụng giao thức I2C I2C hỗ trợ với hai dây Một cho xung (SCL) cho liệu (SDA) Để sử dụng tính I2C này, cần phải nhập thư viện có tên Thư viện Wire Chân 18: AREF Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC Chân 28 : RESET 4.Màn hình hiển thị LCD 16x2 - Chức năng: dùng để hiển thị liệu chuyển từ andruino nano hiển thị thông số tốc độ động Màn hình Led hình cấu tạo nên từ bóng Led siêu nhỏ với màu đỏ, xanh xanh dương với khả điều chỉnh độ sáng phối màu để tạo nên hình ảnh Fullcolor tivi thơng thường 4.1 Phân loại LCD Có thể chia module LCD làm hai loại : - Loại hiển thị ký tự (character LCD ) gồm có kích cỡ 16x1(16 ký tự dòng),16x2 ( 16 ký tự x dòng) ; 16x 4(16 ký tự x dòng); 20x 1(20 ký tự x1 dòng) v.v - Loại hiển thị đồ họa (graphic LCD ) đen trắng màu ,gồm kích cỡ 1,47 inch (128 x128 điểm ảnh) ;1,8 inch( 128 x 160 điểm ảnh ); 2,4 inch( 240x320 điểm ảnh ) v.v… 24 Mô tả chân Màn hình LCD 16x2 Châ n Ký hiệu I/O Mô tả VSS - Đất VCC - Nguồn +5V VEE - Cấp nguồn điều khiển phản 25 I RS RS=0 chọn ghi lệnh RS=1 chọn liệu R/W I R/W=1 đọc liệu.R/W =0 ghi liệu E I/O Cho phép DB0 I/O Các bít liệu DB1 I/O Các bít liệu DB2 I/O Các bít liệu 10 DB3 I/O Các bít liệu 11 DB4 I/O Các bít liệu 12 DB5 I/O Các bít liệu 13 DB6 I/O Các bít liệu 14 DB7 I/O Các bít liệu Chức chân : - Chân số - VSS : chân nối đất cho LCD nối với GND mạch điều khiển - Chân số - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, nối với VCC=5V mạch điều khiển - Chân số - VE : điều chỉnh độ tương phản LCD - Chân số - RS : chân chọn ghi, nối với logic "0" logic "1": 26 + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân số - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), nối với logic “0” để ghi nối với logic “1” đọc - Chân số - E : chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân sau: + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấpb - Chân số đến 14 - D0 đến D7: đường bus liệu dùng để trao đổi thơng tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus là: Chế độ bit (dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7) Chế độ bit (dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7) - Chân số 15 - A : nguồn dương cho đèn - Chân số 16 - K : nguồn âm cho đèn Mã lệnh(hex ) Lệnh đến ghi LCD Xóa hình hiển thị Trở đầu dịng Giảm trỏ (dịch trỏ sang trái) 27 Tăng trỏ (dịch trỏ sang phải) Dịch hiển thị sang phải Dịch hiển thị sang trái Tắt trỏ,tắt hiển thị A Tắt hiển thi ,bật trỏ C Tắt trỏ,bật hiển thị E Bật hiển thị ,nhấp nháy trỏ F Tắt hiển thị,nhấp nháy trỏ 10 Dịch vị trí trỏ sang trái 14 Dịch vị trí trỏ sang phải 18 Dịch toàn hiển thị sang trái 1C Dịch toàn hiển thị sang phải 80 Ép trỏ đầu dòng thứ C0 Ép trỏ đầu dòng thứ hai 38 Hai dòng ma trận 5x7 4.2 Thông số kĩ thuật sản phẩm LCD 16x2: - Điện áp MAX : 7V - Điện áp MIN : - 0,3V - Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V - Điện áp mức cao : > 2.4 28 - Điện áp mức thấp :