MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 3.4.Kết nối vi điều khiển Ardunio R3………………………………….... Ngắt Trang LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển .Trong đó nghành kỹ thuật điện tử đã đạt được nhiều thành tựu to lớn trong cuộc sống của con người.Cùng với sự phát triển đó ngành công nghệ kỹ thuật điện-điện tử cũng đã có những bước phát triển vượt bậc.Trong thời đại hiện nay máy móc đã và đang dần thay thế con người làm việc và để làm được việc đó các động cơ điện cũng rất quan trọng trong việc truyền động cho các cơ cấu đó.Gắn liền với việc sử dụng động cơ là quá trình điều khiển động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế . Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại vào phục vụ sản xuất và phục vụ đời sống con người. Nhóm em đã chọn thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu, ứng dụng mạch adrunio và driver vào điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ 1 chiều ” Do trình độ hiểu biết còn hạn chế, nên dù cố gắng hết sức trong việc thực hiện đề tài cũng không tránh khỏi thiếu sót,em kính mong thầy giáo xem xét và góp ý để chúng em hoàn thanh đồ án này được tốt hơn sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy! Ngắt Trang CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU 1. 1 Giới thiệu về động cơ DC 1.1. Giới Thiệu Động cơ điện 1 chiều là thiết bị ngoại vi được sử dụng rất rộng rãi do điều khiển đơn giản, giá cả phải chăng. Mình mở luồng này để trao đổi về đặc tính, các phương pháp điều khiển, mạch điều khiển phổ biến của động cơ điện 1 chiều. 1.2. Định nghĩa. - Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ. Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện. - Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi tha (DC). Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không đồng bộ vì vậy mình chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than. 1.3 Phân loại động cơ điện một chiều (đây là cách phân loại theo cách kích từ) Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau: - Kích từ độc lập. - Kích từ song song. - Kích từ nối tiếp. - Kích từ hỗn hợp. Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau. 1.4. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. 1.4.1 Cấu tạo Gồm có 3 phần chính: + stator( phần cảm) + rotor ( phần ứng) + phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp). - Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện. - Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. - Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor. Pha 2: Rotor tiếp tục quay
TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐIỆN TỬ ĐIỆN LẠNH HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG HỆ CHÍNH QUY NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MẠCH ARDUNIO VÀ DRIVER VÀO ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ CHIỀU Người hướng dẫn : G.v Bùi Đức Hồng Nhóm SV thực : Hoàng Đức Cường 416TC50172 : Nguyễn Duy Hưng 416TC50197 HÀ NỘI - 2017 TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐIỆN TỬ- ĐIỆN LANH HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN T Ử KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG HỆ CHÍNH QUY NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MẠCH ARDUNIO VÀ DRIVER VÀO ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ CHIỀU Người hướng dẫn : G.v Bùi Đức Hồng Nhóm SV thực : Hoàng Đức Cường 416TC50172 : Nguyễn Duy Hưng 416TC50197 HÀ NỘI- 2017 LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng chúng em Các số liệu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực, tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Hà Nội, ngày tháng năm Nhóm sinh viên Hồng Đức Cường Nguyễn Duy Hưng LỜI CẢM ƠN Lời cho phép chúng em gửi lời cảm ơn tới nhà trường, khoa điệnđiện tử, thầy dạy dỗ dìu dắt chúng em suốt năm học vừa qua truyền thụ cho chúng em kiến thức chuyên ngành lĩnh vực liên quan để sau đời em làm việc, đóng góp cho xã hội Trong thời gian qua chúng em cố gắng nhiều để hoàn thành đề tài mình, hạn chế mặt kiến thức nội dung nghiên cứu rộng nên chắn có nhiều thiếu sót Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Đức Hoàng giúp đỡ tư vấn cho em nhiều trình thực đề tài Sự hướng dẫn thầy yếu tố quan trọng để chúng em có thành cơng đồ án Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè thành viên lớp K41Đ-ĐT1 sát cánh hỗ trợ em trình thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .8 LỜI MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHIỀU .11 1 Giới thiệu động DC .11 1.1 Giới Thiệu 11 1.2 Định nghĩa 11 1.3 Phân loại động điện chiều .11 1.4 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 11 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động 12 1.5 Đặc tính động điện chiều 13 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều 15 2.1 Điều chỉnh tốc độ dùng thêm Rp .15 2.2 Điều khiển từ thông 15 2.3 Điều khiển điện áp phần ứng 15 Phương pháp điều xung PWM .15 3.1 Định nghĩa phương pháp điều xung PWM 15 3.2 Ứng dụng PWM điều khiển 16 3.3 Nguyên lý hoạt động PWM 17 3.4 Các cách để tạo PWM để điều khiển 19 3.5 PWM điều khiển động biến đổi xung áp 19 Chương II Nghiên cứu thiết kế mạch .20 2.1 Giới thiệu arduino UNO R .20 2.1.1.Arduino gì? 20 Arduino bo mạch vi điều khiển nhóm giáo sư sinh viên Ý thiết kế đưa vào năm 2005 Mạch Arduino sử dụng để cảm nhận điều khiển nhiều đối tượng khác Nó thực nhiều nhiệm vụ từ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, nhiều đối tượng khác Ngồi mạch cịn có khả liên kết với nhiều module khác module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A, ….để tăng khả ứng dụng mạch Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM, Atmel 32-bit,… Hiện phần cứng Arduino có tất phiên bản, Tuy nhiên phiên thường sử dụng nhiều Arduino Uno Arduino Mega Arduino Uno sử dụng rộng rãi giới, nhiều ví dụ youtube trang hướng dẫn Arduino sử dụng mạch Vì bạn học Arduino, việc chọn Arduino Uno giúp bạn tự học dễ dàng Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino phần mềm IDE Đây phần mềm mã nguồn mở, download từ trang web Arduino: arduino.cc 20 2.1.2Phần cứng Arduino R3 .20 2.3.1 Các cổng vào/ra .26 26 Đặc biệt, Arduino UNO có chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác .27 2.3.2 Lập trình cho Ardunio .27 Hình 1.2 Giao diện lập trình .28 Module điều khiển động BTS 7960 28 3.1 Giới thiệu 28 Hình 3.1 Module điều khiển động BTS7960 - cầu H để điều khiển động DC 29 3.2 Thông số kỹ thuật 29 3.2 Sơ đồ chân 30 3.3 Kết nối vi điều khiển Ardrunio R3 30 CHƯƠNG III LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN 32 3.1 Phần cứng 32 - Module BTS 7960 33 33 - Tay PS 36 36 3.2 Sơ đồ nguyên lý 36 .37 3.3 Lưu đồ thuật toán 37 3.4 Mạch .39 3.5 Chương trình điều khiển 40 CHƯƠNG 4: THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN .44 4.1 Đánh giá hoạt động mạch 44 4.2 Ứng dụng đồ án .44 4.3 Kết luận 44 Tài liệu tham khảo : 45 Cac Website tham khảo: 45 DANH MỤC HÌNH 1 Giới thiệu động DC 11 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều .15 Phương pháp điều xung PWM 15 2.1 Giới thiệu arduino UNO R 20 Hình 1.2 Giao diện lập trình 28 Module điều khiển động BTS 7960 .28 Hình 3.1 Module điều khiển động BTS7960 - cầu H để điều khiển động DC 29 3.2 Thông số kỹ thuật .29 3.2 Sơ đồ chân 30 3.3 Kết nối vi điều khiển Ardrunio R3 .30 3.1 Phần cứng 32 3.2 Sơ đồ nguyên lý .36 37 3.3 Lưu đồ thuật toán 37 3.4 Mạch 39 3.5 Chương trình điều khiển 40 4.1 Đánh giá hoạt động mạch 44 4.2 Ứng dụng đồ án 44 4.3 Kết luận .44 LỜI MỞ ĐẦU Ngày công nghệ khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển Trong nghành kỹ thuật điện tử đạt nhiều thành tựu to lớn sống người.Cùng với phát triển ngành cơng nghệ kỹ thuật điện-điện tử có bước phát triển vượt bậc.Trong thời đại máy móc dần thay người làm việc để làm việc động điện quan trọng việc truyền động cho cấu đó.Gắn liền với việc sử dụng động trình điều khiển động cho phù hợp với yêu cầu thực tế Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật đại vào phục vụ sản xuất phục vụ đời sống người Nhóm em chọn thực đề tài: “ Nghiên cứu, ứng dụng mạch adrunio driver vào điều chỉnh tốc độ đảo chiều động chiều ” Do trình độ hiểu biết hạn chế, nên dù cố gắng việc thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót,em kính mong thầy giáo xem xét góp ý để chúng em hồn đồ án tốt sau Em xin chân thành cảm ơn thầy! 10 31 CHƯƠNG III LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN 3.1 Phần cứng - Mạch Ardunio R3 32 - Module BTS 7960 33 - Servo test 34 41 Đ ĐT HƯNG + CƯỜNG - Động chiều 35 - Tay PS 3.2 Sơ đồ nguyên lý 36 3.3 Lưu đồ thuật toán 37 T55j5htrfg 38 3.4 Mạch 39 3.5 Chương trình điều khiển // Declare L298N Dual H-Bridge Motor Controller directly since there is not a library to load // Motor int dir1PinA = 2; int dir2PinA = 3; int speedPinA = 9; // Needs to be a PWM pin to be able to control motor speed // Motor int dir1PinB = 4; int dir2PinB = 5; int speedPinB = 10; // Needs to be a PWM pin to be able to control motor speed void setup() { // Setup runs once per reset // initialize serial communication @ 9600 baud: Serial.begin(9600); //Define L298N Dual H-Bridge Motor Controller Pins pinMode(dir1PinA,OUTPUT); pinMode(dir2PinA,OUTPUT); pinMode(speedPinA,OUTPUT); pinMode(dir1PinB,OUTPUT); pinMode(dir2PinB,OUTPUT); pinMode(speedPinB,OUTPUT); 40 } void loop() { // Cho xe tiến giay >> bánh quay phía trước, tốc độ analogWrite(speedPinA, 127);//Đặt tốc độ motor A thông qua PWM, số đặt từ 0-255 tương ứng với tốc độ từ đến Max //Để tiết kiệm pin nên đặt số > cần điều khiển động B tiến phía trước, động A lùi phía sau, tốc độ analogWrite(speedPinA, 127); digitalWrite(dir1PinA, LOW); // Điều khiển động A quay lùi sau digitalWrite(dir2PinA, HIGH); // analogWrite(speedPinB, 127); digitalWrite(dir1PinB, HIGH); // Điều khiển động B tiến phía trước digitalWrite(dir2PinB, LOW); delay(2000); // Cho xe quay tròn thuận chiều kim đồng hồ>> cần điều khiển động B lùi phía sau, động A tiến phía trước, tốc độ analogWrite(speedPinA, 127); digitalWrite(dir1PinA, LOW); // Điều khiển động A quay lùi sau digitalWrite(dir2PinA, HIGH); // analogWrite(speedPinB, 127); digitalWrite(dir1PinB, HIGH); // Điều khiển động B tiến phía trước digitalWrite(dir2PinB, LOW); delay(2000); 42 } 43 CHƯƠNG 4: THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN 4.1 Đánh giá hoạt động mạch + với đồ án điều khiển tốc độ đảo chiều động công nghệ Arduino thị trường có Kit Arduino Module điều khiển động sẵn nên chúng e tận dung mua thị trường để thứ mạch chạy ổn định ơn hiệu ko bị nhiễu +Chúng e có hạn chế hiểu biết Arduino cịn kém, chưa tích hợp điều khiển tốc độ động qua thiết bị khác đại thay chương trình 4.2 Ứng dụng đồ án +ứng dụng vào mơ hình ô tô robot + Để phát triển lên chúng e muốn điều khiển động qua thiết bị đại mạng sóng đáp ứng với nhu cầu sống 4.3 Kết luận + Mong thầy giúp đỡ chúng e nhiều để chúng e phát triển lên đồ án tốt nghiệp 44 Tài liệu tham khảo : - Báo Tự Động Hóa - Giáo trình Vi Xử Lý Nguyễn Đình Phú – Trương Ngọc Anh Cac Website tham khảo: - http://tailieu.vn/ http://codien.vn/ https://www.youtube.com/ https://www.google.com/ http://khoahoc.tv/ http://luanvan.vn/ http://mualinhkien.vn/ http://www.dientuvietnam.net/forums/ 45 ... ĐIỆN – ĐIỆN T Ử KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG HỆ CHÍNH QUY NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MẠCH ARDUNIO VÀ DRIVER VÀO ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ CHIỀU Người hướng dẫn : G.v Bùi Đức Hoàng Nhóm SV thực :... thiết kế mạch .20 2.1 Giới thiệu arduino UNO R .20 2.1.1.Arduino gì? 20 Arduino bo mạch vi điều khiển nhóm giáo sư sinh viên Ý thiết kế đưa vào năm 2005 Mạch Arduino... hiểu, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật đại vào phục vụ sản xuất phục vụ đời sống người Nhóm em chọn thực đề tài: “ Nghiên cứu, ứng dụng mạch adrunio driver vào điều chỉnh tốc độ đảo chiều động chiều