Điều khiển tốc độ động cơ DC dùng Arduino

Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNGĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - ĐỀ TÀ TIỂU LUẬN MÔN HỌC MÔN THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC DÙNG VI XỬ LÝ GVGD : Th.S Hoàng Văn Vinh Sinh viên thực hiện: Họ tên MSSV Nguyễn Hoài Bảo 2032180051 Nguyễn Tấn Thuận 2032180112 TP.Hồ Chí Minh - Tháng Năm 2021 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh BỘ CƠNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN- ĐIỆN TỬ - TIỂU LUẬN MÔN HỌC MÔN THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC DÙNG VI XỬ LÝ GVGD : Th.S Hoàng Văn Vinh Sinh viên thực hiện: Họ tên MSSV Nguyễn Hoài Bảo 2032180051 Nguyễn Tấn Thuận 2032180112 TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG NĂM 2021 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh NHẬN XÉT BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC DÙNG VI XỬ LÝ Sinh viên thực hiện: Giảng viên hƣớng dẫn: Nguyễn Tấn Thuận Hoàng Văn Vinh 2032180112 Nguyễn Hoài Bảo 2032180051 Nhận xét Giảng viên: ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Đánh giá chung: ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Điểm sinh viên: Nguyễn Tấn Thuận : … /10 Nguyễn Hoài Bảo: … /10 Ngƣời nhận xét (Ký tên ghi rõ họ tên) SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hoài Bảo Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo trƣớc hết em xin gửi đến quý thầy, cô giáo Khoa Công nghệ Điện-Điện tử, trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành Đặc biệt, em xin gởi đến Thầy Hồng Văn Vinh, ngƣời tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức môn học Thiết bị hệ thống tự động nhƣ kiến thức chuyên ngành tự động hóa, chúng em xin lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trong trình tìm hiểu đề tài, với kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót cách hiểu sai sót lỗi trình bày Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy để em học thêm đƣợc nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt báo cáo đồ án tốt nghiệp tới Em thu đƣợc nhiều kiến thức quý báu giúp em nhiều trình học làm việc tƣơng lai Em cảm ơn bạn lớp nhƣ khoa giúp đỡ Sau cùng, em kính chúc q thầy thật dồi sức khỏe, tràn đầy nồng nàn nhiệt huyết với thành công nghiệp cao quý SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hoài Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh TĨM TẮT ĐỀ TÀI Ngày nay, công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề tự động điều khiển đƣợc đặt lên hàng đấu q trình nghiên cứu nhƣ ứng dụng cơng nghệ vào sản xuất Nó địi hỏi khả xử lí, mức độ hồn hảo, xác hệ thống ngày cao, để đáp ứng đƣợc nhu cầu số lƣợng, chất lƣợng, thẩm mĩ ngày cao xã hội Do đó, việc học tập nguyên cứu kiến thức ngành điện nhƣ hiểu rõ Thiết bị hệ thống tự động nhu cầu cần thiết để đáp ứng nhiệm vụ công nghiệp đất nƣớc Với giảng dạy nhiệt tình thầy Hồng Văn Vinh truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành điện Vì chúng em xin trình bày phần kiến thức nhƣ hiểu biết chúng em sau kết thúc môn học Thầy, điều khiển tốc độ động DC Arduino  Các nội dung bài: Chƣơng 1: Tổng quan cấu chấp hành Chƣơng 2: Phƣơng án lựa chọn điều khiển, cảm biến module điều khiển Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết phần tử Chƣơng 4: Mạch điện – Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển Chƣơng 5: Mô chƣơng trình mạch điều khiển Chƣơng 6: Kết luận Trong q trình thực làm, nhóm em cố gắng để hoàn thiện cách tốt Nhƣng với kiến thức hiểu biết có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót mong thầy đóng góp ý kiến để em hồn thiện đề tài Chúng em chân thành cảm ơn thầy SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hoài Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỀ TÀI .2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 1.1 Khái quát động DC 1.1.1 Phân loại động điện chiều 1.1.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động 1.2 Khái quát Encoder 10 1.3 Phƣơng pháp điều khiển .11 1.4 Ứng dụng 14 CHƢƠNG 2: Phƣơng án lựa chọn điều khiển, cảm biến module điều khiển 15 2.1 Phƣơng án chọn điều khiển 15 2.2 Phƣơng án chọn cảm biến 15 2.3 Lựa chọn module điều khiển .15 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHẦN TỬ CHÍNH 17 3.1 Giới thiệu vi điều khiển 17 3.1.1 Giới thiệu vi điều khiển .17 3.1.2 Sơ đồ chân 18 3.1.3 Nguồn .20 3.2 Động Dc Encoder NF5475 200ppr 20 2.3 LCD 16x2 23 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hoàng Văn Vinh 2.4 Giao tiếp I2C .25 CHƢƠNG MẠCH ĐIỆN – SƠ ĐỒ KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ 27 4.1 Nguồn điện 27 4.2 Mạch Driver động 28 4.3 Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển tốc độ động dc 32 4.3.1 Sơ đồ khối 32 4.3.2 Sơ đồ kết nối 32 CHƢƠNG 5: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 35 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hoài Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh MỤC LỤC HÌNH ẢNH CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Hình 1.1 Động điện chiều có chổi than .7 Hình 1.2 Động điện chiều khơng chổi than Hình 1.3 Cấu tạo chi tiết động DC với phần than lộ phần rotor dây đồng Hình 1.4 Cấu tạo Encoder 10 Hình 1.5 Sơ đồ dùng biến đổi điều khiển điện áp phần ứng 12 Hình 1.6 Đặc tính động thay đổi điện áp .13 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHẦN TỬ CHÍNH 17 Hình 3.1 Arduino Uno R3 17 Hình 3.2 Sơ đồ chân Arduino Uno R3 18 Hình 3.3 Sơ đồ chân ATmega328P 19 Hình 3.4 Động Dc Encoder NF5475 200ppr 21 Hình 3.5 Bố trí dây nguồn cấp động 21 Hình 3.6 Kích thƣớc động .22 Hình 3.7 Bố trí dây Encoder 33 Hình 3.8 Biểu đồ đặc tính momen, dòng tải, tốc độ .33 Hình 3.9 LCD 16x2 24 Hình 3.10 Sơ đồ chân I2C 26 Hình 3.11 Giao thức truyền liệu 26 CHƢƠNG MẠCH ĐIỆN – SƠ ĐỒ KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC 27 Hình 4.1 Nguồn xung 27 Hình 4.2 L298 29 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hồng Văn Vinh Hình 4.3 Sơ đồ ngun lí L298 30 Hình 4.4 IC L298 31 Hình 4.5 Sơ đồ chân L298 31 Hình 4.6 Mạch cầu H có diode bảo vệ ngƣợc dòng .31 Hình 4.7 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc độ động DC 32 Hình 4.8 Sơ đồ kết nối điều khiển 32 Hình 4.9 Sơ đồ kết nối Arduino LCD 33 Hình 4.10 Sơ đồ kết nối Arduino với L298 động .34 Hình 4.11 Sơ đồ kết nối Arduino Module encoder 34 SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Trang Báo cáo mơn học GVHD: ThS Hoàng Văn Vinh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 1.1 Khái quát động DC - Động chiều DC ( DC từ viết tắt "Direct Current Motors") Động điều khiển dịng có hƣớng 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 động thƣờng gồm hai dây (dây nguồn- VCC dây tiếp đất- GND) DC motor động chiều với quay liên tục - Khi cung cấp lƣợng, động DC bắt đầu quay, chuyển điện thành Hầu hết động DC quay với cƣờng độ RPM cao ( số vịng quay/ phút) Tốc độ khơng tải động DC khơng giảm tốc đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM - Đối với động điện chiều có loại khơng chổi than (Brussless DC Motor- BLDC) động có chổi than (Brush DC Motor- DC Motor) Do động BLDC thực chất động điện pha khơng đồng đề tài em xét động điện chiều có chổi than Hình 1.1 Động điện chiều có chổi than SVTH: Nguyễn Tấn Thuận- Nguyễn Hồi Bảo Trang ... GND) DC motor động chiều với quay liên tục - Khi cung cấp lƣợng, động DC bắt đầu quay, chuyển điện thành Hầu hết động DC quay với cƣờng độ RPM cao ( số vòng quay/ phút) Tốc độ không tải động DC. .. vào động Sức điện động tƣơng tự nhƣ sức điện động phát động đƣợc sử dụng nhƣ máy phát điện (nhƣ lúc ta nối điện trở tải vào đầu động cơ, kéo trục động ngẫu lực bên ngoài) Nhƣ điện áp đặt động. .. không giảm tốc đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM - Đối với động điện chiều có loại khơng chổi than (Brussless DC Motor- BLDC) động có chổi than (Brush DC Motor- DC Motor) Do động BLDC thực chất động điện