Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung của giáo trình “Lập trình vi điều khiển” bao gồm 13 bài: Bài 1: Tổng quan về arduino uno r3; Bài 2: Cài đặt chương trình arduino ide và driver cho arduino; Bài 3: Ngôn ngữ lập trình cho arduino; Bài 4: Cài đặt và sử dụng phần mềm protues; Bài 5: Giao tiếp với led đơn; Bài : Giao tiếp với led 7 đoạn; Bài 7: Giao tiếp với lcd; Bài 8: Adc-đọc tín hiệu một số loại cảm biến; Bài 9: Ngắt ngoài; Bài 10: Timer-counter; Bài 11: Điều khiển động cơ dc; Bài 12: Điều khiển động cơ servo; Bài 13: Điều khiển động cơ bước.
BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƢỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm 2020 Hiệu trưởng trường Cao đẳng KTCN BR – VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho giảng viên sinh viên nghề điện tử trƣờng Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu Chúng thực biên soạn tài liệu Lập trình Vi điều khiển Tài liệu đƣợc biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy học tập, lƣu hành nội nhà trƣờng nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Trong chƣơng trình đào tạo nghề điện tử trƣờng cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu mô đun môn học Vi điều khiển mơ đun giữ vị trí quan trọng: rèn luyện kỹ lập trình điều khiển thiết bị cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tƣ thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “Vi điều khiển” bao gồm 13 : Bài 1:Tổng quan arduino uno r3 Bài 2: Cài đặt chƣơng trình arduino ide driver cho arduino Bài 3: Ngơn ngữ lập trình cho arduino Bài 4: Cài đặt sử dụng phần mềm protues Bài 5: Giao tiếp với led đơn Bài : Giao tiếp với led đoạn Bài 7: Giao tiếp với lcd Bài 8: Adc-đọc tín hiệu số loại cảm biến Bài 9: Ngắt Bài 10: Timer-counter Bài 11: Điều khiển động dc Bài 12: Điều khiển động servo Bài 13: Điều khiển động bƣớc Đã đƣợc xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trƣờng, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lƣợng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc, Giáo trình đƣợc biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà giảng viên tự điều chỉnh ,bổ xung cho thích hợp khơng trái với quy định chƣơng trình đào tạo trung cấp,cao đẳng Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, nhƣng giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc tham gia đóng góp ý kiến ta đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin trân trọng cảm ơn! Bà Rịa , ngày….tháng năm 2020 Tham gia biên soạn: Bùi Văn Vinh MỤC LỤC GIÁO TRÌNH LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ARDUINO UNO R3 Tổng quan Sơ đồ chân Arduino BÀI 2: CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH ARDUINO IDE VÀ DRIVER CHO ARDUINO 10 1.Cài đặt chƣơng trình Arduino IDE 10 1.1 Cài Java Runtime Environment (JRE) 10 1.2 Cài đặt Arduino IDE: 11 Cài đặt Driver Arduino Uno, mê ga,…: 13 2.1.Cài đặt Driver: 13 2.2 Nạp chƣơng trình cho Arduino Uno (mega tƣơng tự): 16 2.3.Cài đặt Driver Nano: 17 3.Arduino IDE 21 3.1 Arduino Toolbar: có số button chức chúng nhƣ sau : 21 3.2 Arduino IDE Menu: 22 BÀI 3: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CHO ARDUINO 26 Cấu trúc (structure) : 26 1.1 Cấu trúc tổng thể: 26 1.2 Cấu trúc điều khiển: 28 1.3 Cú pháp mở rộng 34 1.4 Comments - Viết ghi viết code Arduino 35 1.5 #define 36 1.6 #include 36 Biến số (variable) số (constant) 38 2.1 số (constant) 38 2.2 Biến số (variable): 43 Hàm thủ tục (function) 45 Hàm nhập xuất Analog I/O: 47 Hàm nhập xuất nâng cao I/O: 51 Hàm thời gian: 51 Hàm Ngắt (interrupt) 54 Hàm Ngắt Ngoài: 56 Hàm Giao tiếp 59 BÀI 4: CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES 66 1.Cài đặt phần mềm 66 2.Sử dụng phần mềm mô protues 74 2.1 Hƣớng dẫn add thƣ viện cho Arduino IDE: 74 2.2 Vẽ mạch mô Arduino Proteus 77 BÀI 5: GIAO TIẾP VỚI LED ĐƠN 82 Giới thiệu 82 Phần cứng 83 Lập trình giải thích 83 BÀI 6: GIAO TIẾP VỚI LED ĐOẠN 88 Cấu tạo led đoạn 88 Phần cứng 90 Lập trình giải thích 91 BÀI 7: GIAO TIẾP VỚI LCD 92 Cấu tạo LCD 92 Phần cứng 92 Lập trình giải thích 94 BÀI 8: ADC-ĐỌC TÍN HIỆU MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN 95 Giới thiệu ADC 95 Phần cứng 96 BÀI 9: NGẮT NGOÀI 98 Giới thiệu ngắt 98 Phần cứng 101 Lập trình giải thích 101 BÀI 10: TIMER-COUNTER 103 Giới thiệu timer- counter 103 1.1 Timer/Counter 104 1.2 Timer/Counter 109 2.Phần cứng 111 Lập trình giải thích 112 BÀI 11: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 114 Giới thiệu động DC 114 1.1 Định nghĩa 114 1.2 Phân loại động điện chiều 115 1.3 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 115 1.4.Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 116 Phần cứng 117 Lập trình giải thích 118 BÀI 12: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO 120 Giới thiệu động servo 120 1.1 Động Servo nghĩ ? 120 1.2.Phân loại động Servo 120 1.3.Cấu tạo động Servo 121 Phần cứng 123 Lập trình giải thích 124 BÀI 13: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC 125 Giới thiệu động bƣớc 125 1.1 Động bƣớc gì? 125 1.2 Cấu tạo động bƣớc 125 1.3 Đặc điểm động bƣớc 126 1.4 Phân loại động bƣớc 126 1.5 Phƣơng pháp điều khiển động bƣớc 126 Phần cứng 127 Lập trình giải thích 129 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơn học/mơ đun: Lập trình Vi điều khiển Mã mơn học/mơ đun:MĐ 16 *Vị trí, tính chất,ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí mơ đun : Mơ đun đƣợc bố trí sau học sinh học xong mơn học chung,mô đun đo lƣờng điện , kỹ thuật điện tử , kỹ thuật xung số , điện tử công suất - Tính chất mơ đun : Là mơn học chun ngành - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Giúp cho ngƣời học có khả lập trình điều khiển thiết bị ngoại vi hệ thống vi điều khiển * Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Cài đặt sử dụng đƣợc phần mềm Arduino IDE Driver cho Arduino, Protues … + Phân tích cấu trúc, ứng dụng vi điều khiển công nghiệp + Kiểm tra viết đƣợc số chƣơng trình điều kiển thiết bị ngoại vi - Về kỹ năng: + Mô đƣợc mạch giao tiếp Arduino với thiết bị ngoại vi + Lắp ráp kết nôi đƣợc phần cứng Arduino với thiết bị ngoại vi + Thực lập trình điều khiển đƣợc thiết bị ngoại vi yêu cầu kỹ thuật; - Về lực tự chủ trách nhiệm: Ngƣời học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc * Nội dung mô đun: BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ARDUINO UNO R3 *Giới thiệu Bài học giới thiệu bo mạch ARDUINO UNO R3 điện áp vào, *Mục tiêu: Sau học xong học này, ngƣời học có khả năng: - Hiểu đƣợc cấu tạo, thơng số kỹ thuật Arduino Uno R3 - Trình bày đƣợc chức năng,nhiệm vụ chân Arduino - Áp dụng đƣợc Arduino Uno R3 vào thực tiễn - Rèn luyện tính tƣ tác phong cơng nghiệp , đảm bảo an toàn cho ngƣời thiết bị *Nội dung: Tổng quan Arduino thật bo mạch vi xử lý đƣợc dùng để lập trình tƣơng tác với thiết bị phần cứng nhƣ cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trƣờng phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngơn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với ngƣời am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tƣợng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Arduino Uno sử dụng chip Atmega328 Nó có 14 chân digital I/O, chân đầu vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz Một số thông số kỹ thuật nhƣ sau : Chip ATmega328 Điện áp cấp nguồn 5V Điện áp đầu vào (input) (kiến 7-12V nghị ) Điện áp đầu vào(giới hạn) 6-20V Số chân Digital I/O 14 (có chân điều chế độ rộng xung PWM) Số chân Analog (Input ) DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA Flash Memory 32KB (ATmega328) với bootloader 0.5KB sử dụng SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Xung nhịp 16 MHz Sơ đồ chân Arduino Hình 1: Arduino UnO r3 * USB (1) Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính Thơng qua cáp USB Upload chƣơng trình cho Arduino hoạt động, ngồi USB nguồn cho Arduino * Nguồn ( ) Khi không sử dụng USB làm nguồn sử dụng nguồn ngồi thông qua jack cắm 2.1mm ( cực dƣơng giửa ) sử dụng chân Vin GND để cấp nguồn cho Arduino Bo mạch hoạt động với nguồn điện áp từ – 20 volt Chúng ta cấp áp lớn nhiên chân 5V có mực điện áp lớn volt Và sử dụng nguồn lớn 12 volt có tƣợng nóng làm hỏng bo mạch Khuyết cáo ta nên dùng nguồn ổn định đến dƣới 12 volt Chân 5V chân 3.3V (Output voltage) : chân dùng để lấy nguồn từ nguồn mà cung cấp cho Arduino Lƣu ý : không đƣợc cấp nguồn vào chân làm hỏng Arduino GND: chân mass * Chip Atmega328 Chip Atmega328 Có 32K nhớ flash 0.5k sử dụng cho bootloader Ngồi cịn có 2K SRAM, 1K EEPROM * Input Output ( 4, 6) Arduino Uno có 14 chân digital với chức input output sử dụng hàm pinMode(), digitalWrite() digitalRead() để điều khiển chân đề cập chúng phần sau Cũng 14 chân digital cịn số chân chức là: Serial : chân (Rx ), chân ( Tx) Hai chân dùng để truyền (Tx) nhận (Rx) liêu nối tiếp TTL Chúng ta sử dụng để giao tiếp với cổng COM số thiết bị linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp PWM (pulse width modulation): chân 3, 5, 6, 9, 10, 11 bo mạch có dấu “~” chân PWM sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn… SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), chân hỗ trợ giao chuẩn SPI I2C: Arduino hỗ trợ giao chuẩn I2C Các chân A4 (SDA) A5 (SCL) cho phép chúng tao giao tiếp giửa Arduino với linh kiện có chuẩn giao tiếp I2C * Reset (7): dùng để reset Arduino CÂU HỎI ƠN TẬP Câu1 Trình bày tổng quan vi điều khiển ? Câu So sánh giống khác vi xử lý so với vi điều khiển? Câu Nêu chức chân bo arduino? - L298 chức năngcác chân: - 12V power, 5V power.: Đây chân cấp nguồn trực tiếp đến động Ta cấp nguồn 9-12V 12V - jumper 5V, để nhƣ hình có nguồn 5V cổng 5V power, ngƣợc lại khơng Ta để nhƣ hình ta cần cấp nguồn 12V vào 12V power có 5V 5V power, từ cấp cho Arduino - Power GND chân GND nguồn cấp cho Động Chú ý: Nếu dùng Arduino nối với GND Arduino - Jump A enable B enable, để nhƣ hình - Gồm có chân Input IN1, IN2, IN3, IN4 - Output A: nối với động A.tachú ý chân +, - Nếu nối ngƣợc động chạy ngƣợc Và ý ta nối động bƣớc, ta phải đấu nối pha cho phù hợp Board gồm phần điều khiển động Và điều khiển cho động bƣớc dây dây * Lắp mạch : Hình 11.4 Giao tiếp UNO với động DC Lập trình giải thích const int motorA1=9; //Khai báo chân IN const int motorA2=10; void setup() { pinMode(motorA1,OUTPUT); pinMode(motorA2,OUTPUT); //Khai báo dạng INPUT 118 } void loop() { digitalWrite(motorA1,HIGH); //Quay tới digitalWrite(motorA2,LOW); delay(1000); //Dừng 1s digitalWrite(motorA1,LOW); //Quay lui digitalWrite(motorA2,HIGH); delay(1000); //Dừng 1s } CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu 1: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động động DC Câu 2: Viết chƣơng trình điều khiển động DC ? 119 BÀI 12: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO * Giới thiệu: Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành (actuator) đƣợc dùng nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) Điều khiển đƣợc DC servo motor ta tự xây dựng đƣợc cho nhiều hệ thống tự động Khái niệm Servo mà dùng học để hệ thống hồi tiếp DC servo motor động DC có điều khiển hồi tiếp *Mục tiêu: Sau học xong học này, ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc cấu tạo, chức nguyên lý hoạt động động servo - Vẽ đƣợc sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động servo - Mơ đƣợc chƣơng trình mạch điều khiển động servo phần mềm mô - Kết nối đƣợc phần cứng mạch điều khiển động servo yêu cầu kỹ thuật - Viết, nạp chạy đƣợc chƣơng trình điều khiển động servo *Nội dung: Giới thiệu động servo 1.1 Động Servo nghĩ ? Hình 13.1 Động Servo Động Servo phận hệ thống điều khiển chuyển động máy móc Một phận thiếu giúp Động Servo hoạt động Driver servo Tƣơng tự nhƣ driver máy tính Động Servo cung cấp lực chuyển động cần thiết cho thiết bị máy móc vận hành 1.2.Phân loại động Servo 120 Nhìn chung động servo có loại là: Động DC Servo động AC Servo - AC servo loại động cho phép xử lý dòng điện cao nên thƣờng đƣợc sử dụng máy móc cơng nghiệp đặc biệt loại máy CNC - DC servo không đƣợc thiết kế cho dòng điện cao thƣờng phù hợp cho ứng dụng nhỏ Động DC đƣợc chia làm loại động chiều có chổi than động chiều không chổi than Nhờ phát triển vƣợt bậc công nghệ điều khiển điện nên hầu hết ngƣời ta sử dụng động AC Servo 1.3.Cấu tạo động Servo * Động DC Servo -Động DC có chổi than: gồm cấu tạo stato, rotor, chổi than cuộn cảm lõi - Ưu điểm: động DC có chổi than tƣơng đối dễ điều khiển, giá thành tƣơng đối rẻ - Nhược điểm: Khi vận hành thƣơng gây tiếng ồn, nhiệt độ cao vậ hành quán tính cao giảm tốc độ Để khắc phục đƣợc vân đề ngƣời ta hay dùng động DC khơng chổi than Hình 13.2 cấu tạo động Servo Động DC không chổi than: Cấu trúc tƣơng đối giống với động có chổi than Điều khác biệt cuộn pha đƣợc lắp rotor động vĩnh cữu * Động AC Servo Động AC Servo đƣợc sử dụng ngành công nghiệp đa phần động chiều không chổi than Động Servo có cấu tạo phần giống với động bƣớc Rotor Stator Rotor nam châm vĩnh cửu có từ trƣờng mạnh Stator cuộn dây đƣợc riên biệt, đƣợc cấp nguồn để làm quay Rotor 121 - Ưu điểm: Điều khiển có tốc độ tốt, trơn tru hầu nhƣ không giao động Hiệu suất đạt 90% Q trình vận hành tạo nhiệt với tốc độ cao Độ xác cao (tùy thuộc vào độ xác mã hóa) Mơ-men xoắn, qn tính thấp, tiếng ồn thấp, khơng có bàn chải mặc - Nhược điểm: Hệ điều chỉnh tốc độ động tƣơng đối phức tạp Giá thành lại cao Nguyên lý hoạt động Động servo đƣợc hình thành hệ thống hồi tiếp vịng kín Tín hiệu động đƣợc nối với mạch điều khiển Khi động vận hành vận tốc vị trí đƣợc hồi tiếp mạch điều khiển Khi bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chƣa đạt đƣợc vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt đƣợc điểm xác * Ứng dụng - Ứng dụng ngành điện điện tử: Các máy móc lắp ráp tƣờng địi hỏi tốc độ cao động Servo đáp ứng đƣợc yêu cầu Đặc biệt AC Servo - Ứng dụng ngành gia cơng khí: Hiện ngành gia cơng khí đặc biệt việc gia cơng sản phẩm có độ xác cao ví dụ nhƣ máy cắt laser hay số máy cắt khác ngƣời ta lựa chọn động Servo thay động bƣớc nhƣ trƣớc Bên cạnh đƣợc ứng dụng nhiều loại máy cắt CNC PLasma khác 122 Ứng dụng ngành may mặc, ngành giấy, bao bì: Trong việc điều khiển máy cuộn vải, giấy, bao bì để cắt in ấn… Phần cứng * Chuẩn bị : - Mạch Arduino UNO - Breadboard gọi testboard - Dây cắm test board - module servo SG90: Hình 13.3 Động Servo MG90 Động servo đƣợc chia làm nhiều loại, phụ thuộc vào góc quay tối đa chúng, loại phổ biến hay sử dụng là: Động servo quay 180°: Futaba S3003, MG90[S] Động servo quay 360°: MG995, MG996R Nhƣ đề cập bên trên, động servo loại động cho phép ta điều khiển cách xác Vì vậy, khác với động thơng thƣờng ta cần cấp nguồn cho động vận hành đƣợc Động servo yêu cầu ta phải cấp nguồn (2 dây) nhận điều khiển từ mạch (1 dây), dây thƣờng đƣợc đánh màu nhƣ sau: + Đỏ: nhận điện nguồn, tuỳ vào loại động mà giá trị khác + Nâu: nối với cực âm mạch + Vàng: nhận tín hiệu từ mạch điều khiển * Lắp mạch : 123 Hình 13.3 Giao tiếp bo arduino UNO với động Servo MG90 Lập trình giải thích #include #define SERVO_PIN // chan tin hieu cua servo noi voi chan so arduino Servo gServo; void setup() { gServo.attach(SERVO_PIN); } void loop() { gServo.write(0); // điều chỉnh góc xoay servo delay(1000); gServo.write(90); // điều chỉnh góc xoay servo delay(1000); gServo.write(180); // điều chỉnh góc xoay servo delay(1000); } CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Câu 1: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động động DC servo Câu 2: Viết chƣơng trình điều khiển động DC servo ? 124 BÀI 13: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC * Giới thiệu: Điều khiển động DC (DC Motor) ứng dụng thuộc dạng điều khiển tự động DC Motor cấu chấp hành (actuator) đƣợc dùng nhiều hệ thống tự động (ví dụ robot) Điều khiển đƣợc động bƣớc ta tự xây dựng đƣợc cho nhiều hệ thống tự động *Mục tiêu: Sau học xong học này, ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc cấu tạo, chức nguyên lý hoạt động động bƣớc, mạch ULN 2003 - Vẽ đƣợc sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động bƣớc - Mơ đƣợc chƣơng trình mạch điều khiển động bƣớc phần mềm mô - Kết nối đƣợc phần cứng mạch điều khiển động bƣớc yêu cầu kỹ thuật - Viết, nạp chạy đƣợc chƣơng trình điều khiển động bƣớc - Rèn luyện tính tƣ tác phong cơng nghiệp , đảm bảo an toàn cho ngƣời thiết bị *Nội dung: Giới thiệu động bƣớc 1.1 Động bƣớc gì? Động bƣớc (stepper motor), thực chất động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dƣới dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay Hình 13.1 Động bước 1.2 Cấu tạo động bƣớc Về cấu tạo động bƣớc gồm có phận stato, roto nam châm vĩnh cửu trƣờng hợp động biến từ trở khối làm vật liệu nhẹ có từ tính Động bƣớc đƣợc điều khiển điều khiển bên Động bƣớc điều khiển đƣợc thiết kế cho động giữ nguyên vị trí cố định nhƣ quay đến vị trí 125 Động bƣớc sử dụng hệ thống điều khiển vịng hở đơn giản, vịng kín, nhiên sử dụng động bƣớc hệ điều khiển vòng hở tải, tất cá giá trị động bị hệ thống cần nhận diện lại Hình 13.2 Cấu tạo động bước 1.3 Đặc điểm động bƣớc Động bƣớc hoạt động dƣới tác dụng xung rời rạc Khi có dịng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng động bƣớc làm cho roto động quay góc định gọi bƣớc động Góc bƣớc góc quay trục động tƣơng ứng với xung điều khiển Góc bƣớc đƣợc xác định dựa vào cấu trúc động bƣớc phƣơng pháp điều khiển động bƣớc Tính mở máy động đƣợc đặc trƣng tần số xung cực đại mở máy mà khơng làm cho roto đồng Chiều quay động bƣớc không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho cuộn dây 1.4 Phân loại động bƣớc Động bƣớc đƣợc chia thành loại là: Động bƣớc biến từ trở Động bƣớc nam châm vĩnh cửu Động bƣớc hỗn hợp/lai 1.5 Phƣơng pháp điều khiển động bƣớc Hiện có phƣơng pháp điều khiển động bƣớc 126 Hình 13.3 xung điều khiển động bước * Phương pháp điều khiển động bước - Điều khiển dạng sóng (Wave): phƣơng pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lƣợt theo thứ tự chon cuộn dây pha - Điều khiển bƣớc đủ (Full step): phƣơng pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho cuộn dây pha - Điều khiển nửa bƣớc (Half step): phƣơng pháp điều khiển kết hợp phƣơng pháp khiển dạng sóng điều khiển bƣớc đủ Khi điều khiển theo phƣơng pháp giá trị góc bƣớc nhỏ hai lần số bƣớc động bƣớc tăng lên lần so với phƣơng pháp điều khiển bƣớc đủ nhiên phƣơng pháp có phát xung điều khiển phức tạp - Điều khiển vi bƣớc (Microstep): phƣơng pháp đƣợc áp dụng việc điều khiển động bƣớc cho phép động bƣớc dừng định vị vị trí nửa bƣớc bƣớc đủ Ƣu điểm phƣơng pháp động hoạt động với góc bƣớc nhỏ,độ xác cao Do xung cấp có dạng sóng nên động hoạt động êm hơn,hạn chế đƣợc vấn đề cộng hƣởng động hoạt động Phần cứng *Chuẩn bị: - Mạch Arduino UNO - Breadboard gọi testboard - Dây cắm test board - nguồn (5V đến 12V) ( sử dụng nguồn 5Vdc arduino nhƣng khuyến cáo hạn chế sử dụng để tránh việc hư board arduino) - module điều khiển động bƣớc ULN2003 127 Hình 13.4 module điều khiển động bước + Thông số kỹ thuật: Điện áp cung cấp: ~ 12VDC Tín hiệu ngõ vào: chân in1, in2, in3, in4 Tìn hiệu ngõ ra: Jack cắm động bƣớc 28BYJ-48 led hiển thị trạng thái hoạt động động - động bƣớc stepper 28BYJ-48: 128 Thông số kỹ thuật: Điện hoạt động Số pha Tỉ lệ bánh Một bƣớc tƣơng đƣơng Tần số Điện trở 5V *64 5.625° (64 bƣớc) 100Hz 50Ω±7%(25℃) Động bƣớc sử dụng phần động bƣớc pha (thực pha đƣợc chia làm pha vị trí giữa) (gồm dây), dây đƣợc kết nối với cuộn dây động dây dây nguồn chung cho cuộn dây Mỗi bƣớc động quét góc 5.625 độ, để quay vòng động phải thực 64 bƣớc * Lắp mạch: Hình 13.5 Giao tiếp UNO với động bước Lập trình giải thích #define IN1 // IN1 nối với chân D8 arduino #define IN2 // IN2 nối với chân D9 arduino #define IN3 10 // IN3 nối với chân D10 arduino #define IN4 11 // IN4 nối với chân D11của arduino int Steps = 4096; int cstep = 0; void setup() { 129 Serial.begin(9600); pinMode(IN1, OUTPUT); // chân IN quy định chân pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); } void loop() { for(int x=0;x
