Trong thời gian học tập v nghi n cứu, đƣợc học tập v nghi n cứu môn vi điều khiển , lập tr nh C v ứng dụng của nó trong c c lĩnh vực của hệ thống sản xuất hiện đ i. V vậy để có thể nắm vững phần l thuyết v p dụng kiến thức đó v o trong thực tế, chúng em đƣợc nhận đồ n môn học với đề t i: “Thiết kế, chế tạo mạch u n n t tốc ộ ộng cơ ện 1 chi u”. Với đề t i đƣợc giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của m nh để t m hiểu v nghi n cứu l thuyết, đặc biệt chúng em t m hiểu sâu v o t nh to n thiết kế phục vụ cho việc ho n thiện sản phẩm. Dƣới sự hƣớng dẫn chỉ bảo nhiệt t nh của thầy Nguyễn Trung T àn cùng với sự cố gắng nỗ lực của c c th nh vi n trong nhóm chúng em đã ho n th nh xong đồ n của m nh. Tuy nhi n do thời gian v kiến thức còn h n chế n n không tr nh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ n n y. V vậy chúng em rất mong sẽ nhận đƣợc nhiều kiến đ nh gi , góp của thầy cô gi o, cùng b n bè để đề t i đƣợc ho n thiện hơn
Khoa: iện - iện T n3 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ẦU NH N X T CỦ GI O VI N NH N X T CỦ HỘI ỒNG PHẢN BIỆN CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu họ vi điều khiển PIC16F877 1.2.Encoder 17 1.3 ộng điện chiều 20 1.4.Khối hiển thị: Giới Thiệu Về LCD .26 1.5.Một số linh kiện kh c .34 CHƢƠNG II:THIẾT KẾ MẠCH .40 2.1.Sơ đồ khối 40 2.2.Sơ đồ m ch - nguy n l ho t động v t nh chọn c c khối .40 CHƢƠNG III: CHƢƠNG TR NH IỀU KHIỂN 47 3.1.Code chƣơng tr nh 47 KẾT LU N …………… 50 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 LỜI NÓI ĐẦU Sự ph t triển cơng nghệ Tự ộng Hóa thời gian qua khơng t ch rời ph t triển c c công nghệ cao kh c nhƣ công nghệ thông tin (CNTT), công nghệ truyền thông v điện t C c th nh tựu chip vi x l , m ng v truyền thông đƣợc p dụng rộng rãi c c sản phẩm v hệ thống T H Ngƣợc l i, nhiều nguy n l điều khiển tự động đƣợc ứng dụng c c sản phẩm CNTT C c sản phẩm công nghệ cao ng y c ng thông minh v đƣợc thiết kế t ch hợp tối ƣu phần x c (phần cứng - kh , linh kiện…) v phần hồn (phần mềm - software, thuật to n…) tr n quan điểm điện t Xu hƣớng n y t o n n c c sản phẩm t ch hợp nhiều chức nhiều lĩnh vực cơng nghệ Sự hội tụ c c công nghệ sản phẩm l m ranh giới CNTT v truyền thông, công nghệ T H v điện t ng y c ng thu hẹp Trong thời gian học tập v nghi n cứu, đƣợc học tập v nghi n cứu môn vi điều khiển , lập tr nh C v ứng dụng c c lĩnh vực hệ thống sản xuất đ i V để nắm vững phần l thuyết v p dụng kiến thức v o thực tế, chúng em đƣợc nhận đồ n môn học với đề t i: “Thiết kế, chế tạo mạch n nt tốc ộ ộng u ện chi u” Với đề t i đƣợc giao, chúng em vận dụng kiến thức m nh để t m hiểu v nghi n cứu l thuyết, đặc biệt chúng em t m hiểu sâu v o t nh to n thiết kế phục vụ cho việc ho n thiện sản phẩm Dƣới hƣớng dẫn bảo nhiệt t nh thầy Nguyễn Trung T àn với cố gắng nỗ lực c c th nh vi n nhóm chúng em ho n th nh xong đồ n m nh Tuy nhi n thời gian v kiến thức cịn h n chế n n khơng tr nh khỏi thiếu sót thực đồ n n y V chúng em mong nhận đƣợc nhiều kiến đ nh gi , góp thầy gi o, b n bè để đề t i đƣợc ho n thiện C úng em x n c ân t àn cảm ơn! S n V ên thực Khổng Văn Hải P ùng Văn Quang SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 CHƢƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu v họ vi u n PIC16F877A 1.1.1.Những Đặc m họ v u n PIC 16F877A H nh1.1.1 Sơ đồ chân PIC 16F877A SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 H nh 1.1.2.Sơ đồ nguy n l Từ sơ đồ chân v sơ đồ nguy n l tr n, ta rút c c nhận xét ban đầu nhƣ sau : - PIC16F877 có tất 40 chân - 40 chân tr n đƣợc chia th nh PORT, chân cấp nguồn, chân GND, chan th ch anh v chân dùng để RESET vi điều khiển - port PIC16F877 bao gồm : + PORTB : chân + PORTD : chân + PORTC : chân + PORT : chân SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 + PORT E : chân Khái quát chức port vi điều khiển PIC16F877A PORTA PORT gồm có chân C c chân Port , ta lập tr nh để thực đƣợc chức “hai chiều” : xuất liệu từ vi điều khiển ngo i vi v nhập liệu từ ngo i vi v o vi điều khiển Việc xuất nhập liệu PIC16F877 kh c với họ 8051 Ở tất c c PORT PIC16F877 , thời điểm thực đƣợc chức :xuất nhập ể chuyển từ chức n y nhập qua chức xuất hay ngƣợc l i, ta phải x l phần mềm, không nhƣ 8051 tự hiểu lúc n o l chức nhập, lúc n o l chức xuất Trong kiến trúc phần cứng PIC16F877 , ngƣời ta s dụng ghi TRIS địa 85H để điều khiển chức I/O tr n Muốn x c lập c c chân n o PORT l nhập (input) th ta set bit tƣơng ứng chân ghi TRIS Ngƣợc l i, muốn chân n o l output th ta clear bit tƣơng ứng chân ghi TRIS iều n y ho n to n tƣơng tự c c PORT l i Ngo i ra, PORT - Ngõ v o cịn có c c chức quan trọng sau : nalog DC : thực chức chuyển từ nalog sang Digital - Ngõ v o điện so s nh - Ngõ v o xung Clock Timer0 kiến trúc phần cứng : thực c c nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0… - Ngõ v o giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) PORTB PORTB có chân Cũng nhƣ PORT , c c chân PORTB thực đƣợc chức : input v output Hai chức tr n đƣợc điều khiển bới ghi TRISB SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 Khi muốn chân n o PORTB l input th ta set bit tƣơng ứng ghi TRISB, ngƣợc l i muốn chân n o l output th ta clear bit tƣơng ứng TRISB Thanh ghi TRISB đƣợc t ch hợp điện trở kéo l n điều khiển đƣợc chƣơng tr nh PORTC PORTC có chân v thực đƣợc chức input v output dƣới điều khiển ghi TRISC tƣơng tự nhƣ hai ghi tr n Ngo i PORTC cịn có c c chức quan trọng sau : - Ngõ v o xung clock cho Timer1 kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực chức điều xung lập tr nh đƣợc tần số, duty cycle: s dụng điều khiển tốc độ v vị tr động v.v… - T ch hợp c c giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, US RT PORTD PORTD có chân Thanh ghi TRISD điều khiển chức input v output PORTD tƣơng tự nhƣ tr n PORTD l cổng xuất liệu chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel SlavePort) PORTE PORTE có chân Thanh ghi điều khiển xuất nhập tƣơng ứng l TRISE C c chân PORTE có ngõ v o analog B n c nh PORTE l c c chân điều khiển chuẩn giao tiếp PSP 1.1.2 Tìm uv v u n PIC16F877A Cấu trúc phần cứng PIC16F877A PIC l t n viết tắt “ Programmable Intelligent computer” hãng General Instrument đặt t n cho vi điều khiển đầu ti n họ Hãng Microchip tiếp tục ph t triển sản phầm n y v h ng t o gần 100 lo i sản phẩm kh c PIC16F887 l dòng PIC kh phổ biến, kh đầy đủ t nh phục vụ cho hầu hết tất c c ứng dụng thực tế ây l dòng PIC kh dễ cho ngƣời l m quen với PIC học tập v t o tản họ vi điều khiển PIC m nh SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T Cấu trúc tổng qu t PIC16F877 n3 nhƣ sau : - 8K Flash Rom - 368 bytes Ram - 256 bytes Rom - port v o với t n hiệu điều khiển độc lập - định thời Timer0 v Timer2 bit - định thời Timer1 16 bit ho t động chế độ tiết kiệm lƣợng với nguồn xung clock ngo i - Capture/ Compare/ PWM - biến đổi nalog -> Digital 10 bit, ngõ v o - so s nh tƣơng tự - định thời gi m s t (Watch Dog Timer) - cổng song song bit với c c t n hiệu điều khiển - cổng nối tiếp - 15 nguồn ngắt SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang Khoa: iện - iện T n3 H nh 1.1.2.Sơ đồ khối vi điều khiển 16F877 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 10 Khoa: iện - iện T n3 Tổ chức nhớ PIC16F877A Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ chƣơng tr nh PIC16F877 Bộ nhớ chƣơng tr nh vi điều khiển PIC16F877 l nhớ Flash, dung lƣợng 8K word (1 word chứa 14bit) v đƣợc phân th nh nhiều trang nhƣ h nh tr n ể mã hóa đƣợc địa 8K word nhớ chƣơng tr nh, ghi đếm chƣơng tr nh PC có dung lƣợng 13 bit Khi vi điều khiển reset, đếm chƣơng tr nh trỏ địa 0000h Khi có ngắt xảy th ghi PC trỏ đến địa 0004h Bộ nhớ chƣơng tr nh không bao gồm nhớ Stack v khơng đƣợc địa hóa đếm chƣơng tr nh Bộ nhớ liệu Bộ nhớ liệu PIC16F877 đƣợc chia th nh bank Mỗi bank có dụng lƣợng 128 byte Nếu nhƣ bank nhớ liệu 8051 phân chia ri ng biệt : 128 byte đầu ti n thuộc bank1 l vùng Ram nội để chứa liệu, 128 byte l i thuộc bank l c c ghi có chức đặc biệt SFR m ngƣời dùng khơng đƣợc chứa liệu kh c th bank nhớ liệu PIC16F877 đƣợc tổ chức theo c ch kh c Mỗi bank nhớ liệu PIC16F877 bao gồm c c ghi có chức đặc biệt SFR nằm c c c c ô nhớ địa thấp v c c ghi mục đ ch dùng chung GPR nằm vùng địa l i bank ghi Vùng ô nhớ c c ghi mục đ ch dùng chung n y ch nh l nơi ngƣời dùng lƣu liệu qu tr nh viết chƣơng tr nh Tất c c biến liệu n n đƣợc khai b o chứa vùng địa n y Trong cấu trúc nhớ liệu PIC16F877 , c c ghi SFR n o m thƣờng xuy n đƣợc s dụng (nhƣ ghi ST TUS) đƣợc đặt tất c c bank để thuận tiện việc truy xuất Sở dĩ nhƣ l v , để truy xuất ghi n o nhớ 16F877 ta cần phải khai b o bank chứa ghi đó, việc đặt c c SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 11 Khoa: iện - iện T n3 ghi s dụng thƣờng xuy n giúp ta thuận ti n nhiều qu tr nh truy xuất, l m giảm lệnh chƣơng tr nh H nh 1.1.3.Sơ đồ nhớ liệu PIC16F877 Dựa tr n sơ đồ bank nhớ liệu PIC16F877 ta rút c c nhận xét nhƣ sau : -Bank0 gồm c c nhớ có địa từ 00h đến 77h, c c ghi dùng chung để chứa liệu ngƣời dùng địa từ 20h đến 7Fh C c ghi PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE chứa bank0, để truy xuất liệu c c SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 12 Khoa: iện - iện T n3 ghi n y ta phải chuyển đến bank0 Ngo i v i c c ghi thông dụng kh c ( giới thiệu sau) chứa bank0 - Bank1 gồm c c ô nhớ có địa từ 80h đến FFh C c ghi dùng chung có địa từ 0h đến Efh C c ghi TRIS , TRISB, TRISC, TRISD, TRISE đƣợc chứa bank1 - Tƣơng tự ta suy c c nhận xét cho bank2 v bank3 dựa tr n sơ đồ tr n Cũng quan s t tr n sơ đồ, ta nhận thấy ghi ST TUS, FSR… có mặt tr n bank Một điều quan trọng cần nhắc l i việc truy xuất liệu PIC16F877 l : phải khai b o bank chứa ghi Nếu ghi n o m bank chứa th không cần phải chuyển bank Một vài ghi chức đặc biệt SFR Thanh ghi STATUS: ghi n y có mặt bank ghi c c địa 03h, 83h, 103h v 183h : chứa kết thực phép to n khối LU, tr ng th i reset v c c bit chọn bank cần truy xuất nhớ liệu Thanh ghi OPTION_REG : có mặt bank2 v bank3 có địa 81h v 181h Thanh ghi n y cho phép đọc v ghi, cho phép điều khiển chức pull_up c c chân PORTB, x c lập c c tham số xung t c động, c nh t c động ngắt ngo i vi v đếm Timer0 Thanh ghi INTCON : có mặt bank địa 0Bh,8Bh,10Bh,18Bh Thanh ghi cho phép đọc v ghi, chứa c c bit điều khiển v c c bit b o tr n timer0, ngắt ngo i vi RB0/INT v ngắt thay đổi tr ng th i t i c c chân PORTB SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 13 Khoa: iện - iện T n3 Thanh ghi PIE1 :địa 8Ch, chứa c c bit điều khiển chi tiết c c ngắt c c khối chức ngo i vi Thanh ghi PIR1 : địa 0Ch, chứa cờ ngắt c c khối chức ngo i vi, c c ngắt n y đƣợc cho phép c c bit điều khiển chứa ghi PIE1 Thanh ghi PIE2 : địa 8Dh, chứa c c bit điều khiển c c ngắt c c khối chức CCP, SSP bú, ngắt so s nh v ngắt ghi v o nhớ EEPROM Thanh ghi PIR2: địa 0Dh, chứa cờ ngắt c c khối chức ngo i vi, c c ngắt n y đƣợc cho phép c c bit điều khiển chứa ghi PIE2 Thanh ghi PCON : địa 8Eh, chứa c c cờ hiệu cho biết tr ng th i c c chế độ reset vi điều khiển Thanh ghi W(work) ây l ghi đặc biệt PIC16F877 Nó có vai trị tƣơng tự nhƣ ghi ccummulator 8051, nhi n tầm ảnh hƣởng rộng nhiều Tập lệnh PIC16F877 có tất 35 lệnh th số lệnh có “góp mặt” ghi W l 23 lệnh Hầu hết c c lệnh PIC16F877 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 14 li n quan đến ghi W Khoa: iện - iện T n3 V dụ nhƣ, PIC không đƣợc phép chuyển trực tiếp gi trị ghi n y qua ghi kh c m phải chuyển thông qua ghi W Thanh ghi W có bit v khơng xuất bank ghi n o nhớ liệu 16F877 Mỗi dịng lệnh PIC16F877a đƣợc mơ tả 14 bit Khi ta thực lệnh n o đó, phải lƣu địa ghi bị t c động (chiếm bit) v gi trị số k n o (th m bit nữa) l 16 bit, vƣợt qu giới h n 14 bit Do ta n o tiến h nh phép t nh to n trực tiếp n o ghi với ghi với số k Hầu hết c c lệnh PIC16F877 phải li n quan đến ghi W v l Khi thực dịng lệnh n o đó, th PIC tốn bit để lƣu địa ghi W mã lệnh ( v đƣợc hiểu ngầm) Có thể xem ghi W l ghi trung gian qu tr nh viết chƣơng tr nh cho PIC16F877 Các vấn đề Timer PIC16F877 có tất timer : timer0 (8 bit), timer1 (16 bit) v timer2 (8 bit) Timer0 H nh 1.1.4.Sơ đồ khối Timer0 Cũng giống nhƣ 8051, Timer0 16F877 có chức : định thời v đếm xung chức tr n đƣợc lựa chọn thông qua bit số TOCS ghi OPTION SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 15 Khoa: iện - iện T n3 Ngo i ra, ta lựa chọn c nh t ch cực xung clock, c nh t c động ngắt…thông qua ghi tr n Timer0 đƣợc t ch hợp th m tiền định bit (prescaler), có t c dụng mở rộng “dung lƣợng” Timer0 Bộ prescaler n y đƣợc điều chỉnh c c bit PS2:PS0 ghi OPTION Nó có gi trị 1:2, 1:4, 1:8, 1:16 , 1:32, 1:64, 1:128, 1:256 tùy thuộc v o việc thiết lập c c gi trị ,1 cho bit tr n Bộ tiền định có gi trị 1:2 chẳng h n ,có nghĩa l : b nh thƣờng khơng s dụng tiền định Timer0 (đồng nghĩa với tiền định tỉ lệ 1:1) th có t c động xung clock th timer0 tăng th m đơn vị Nếu s dụng tiền định 1:4 th phải xung clock th timer0 tăng th m đơn vị Vô h nh chung, gi trị timer0 (8 bit) lúc n y không l 255 m l 255*4=1020 C c ghi li n quan đến Timer0 bao gồm : - TMR0 : chứa gi trị đếm Timer0 - INTCON : cho phép ngắt ho t động - OPTION_REG : điều khiển prescaler Timer1 H nh 1.1.5.Sơ đồ khối Timer1 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 16 Khoa: iện - iện T n3 Timer1 l định thời 16 bit, gi trị Timer1 đƣợc lƣu hai ghi bit TMR1H:TMR1L Cờ ngắt Timer1 l bit TMR1IF, bit điều khiển Timer1 l TRM1IE Cặp ghi TMR1 tăng từ 0000h l n đến FFFFh sau tr n 0000h Nếu ngắt đƣợc cho phép, xảy khi gi trị TMR1 tr n từ FFFFh 0000h, lúc n y TMR1IF bật l n Timer1 có chế độ ho t động : - Chế độ ho t động định thời đồng : Chế độ đƣợc lựa chọn bit TMR1CS Trong chế độ n y xung cấp cho Timer1 l Fosc/4, bit T1SYNC khơng có t c dụng - Chế độ đếm đồng : chế độ n y, gi trị timer1 tăng có xung c nh l nh v o chân T1OSI/RC1 Xung clock ngo i đƣợc đồng với xung clock nội, ho t động đồng đƣợc thực sau tiền định tỉ lệ xung (prescaler) - Chế độ đếm bất đồng bộ: chế độ n y xảy bit T1SYNC đƣợc set Bộ định thời tiếp tục đếm suốt qu tr nh ngủ vi điều khiển v có khả t o ngắt định thời tr ng v l m cho Vi điều khiển tho t khỏi tr ng th i ngủ Timer2 : l định thời bit bao gồm tiền định (prescaler), hậu định Postscaler v ghi chu kỳ viết tắt l PR2 Việc kết hợp timer2 với định tỉ lệ cho phép ho t động nhƣ đinh thời 16 bit Module timer2 cung cấp thời gian ho t động cho chế độ điều biến xung PWM module CCP đƣợc chọn H nh 1.1.6.Sơ đồ khối Timer2 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 17 Khoa: iện - iện T n3 1.2.Encoder 1.2.1 G t ệu * Kh i niệm: Encoder dùng để quản l vị tr góc đĩa quay ĩa quay l b nh xe, trục động cơ, thiết bị quay n o cần x c định vị tr góc * Phân lo i: Encoder tuyệt đối (absolute encoder): s dụng đĩa theo mã nhị phân mã Gray 2.Encoder tƣơng đối (incremental encoder): có t n hiệu tăng dần theo chu kỳ * Nguy n l ho t động encoder, LED v lỗ Nguy n l encoder, l đĩa tròn xoay, quay quanh trục Tr n đĩa có c c lỗ (rãnh) Ngƣời ta dùng đèn led để chiếu l n mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ khơng có lỗ (rãnh), đèn led khơng chiếu xuy n qua đƣợc, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led chiếu xuy n qua Khi đó, ph a mặt b n đĩa, ngƣời ta đặt mắt thu Với c c t n hiệu có, khơng có nh s ng chiếu qua, ngƣời ta ghi nhận đƣợc đèn led có chiếu qua lỗ hay khơng Khi trục quay, giả s tr n đĩa có lỗ nhất, lần mắt thu nhận đƣợc t n hiệu đèn led, th có nghĩa l đĩa quay đƣợc vòng Tuy nhi n, vấn đề đƣợc đặt l , l m để x c định ch nh x c vị tr đĩa quay (mịn hơn) v l m n o để x c định đƣợc đĩa quay theo chiều n o? ó ch nh l vấn đề để t m hiểu encoder -Ta có cơng thức đo vận tốc: V = vịng/phút 1.2.2 Encoder tuyệt ố (absolute encoder) - Sơ nguyên lý kết cấu: Encoder kiểu tuyệt đối, kết cấu gồm c c phần sau: ph t nh s ng(LED ph t), đĩa mã hóa (chứa c c dải băng mang t n hiệu) v thu nh s ng nh y với nh s ng từ ph t (bộ thu thƣờng l photosensor) SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 18 Khoa: iện - iện T n3 H nh 1.2.1 Nguy n l v kết cấu ĩa mã hóa đƣợc chế t o từ vật liệu suốt Ngƣời ta chia mặt đĩa th nh c c góc v c c đƣờng trịn đồng tâm C c đƣờng tròn đồng tâm v b n k nh giới h n c c góc h nh th nh c c phân tố diện t ch Tập hợp c c phân tố diện t ch giới h n hai vòng tròn đồng tâm gọi l dảy băng Số dải băng tr n mặt đĩa tùy thuộc khả công nghệ, ứng với dải băng ta có đèn LED v photosenser Tr n c c dải băng, c c diện t ch phân tố có phân tố suốt ( nh s ng xuy n qua đƣợc) v có phân tố đƣợc phủ l n lớp m nh s ng chiếu xuy n qua đƣợc Sự suốt v không suốt đặc trƣng đặc t nh c c phân tố Nguyên lý hoạt ộng: Ba phận quan trọng cấu th nh encoder tuyệt đối l đèn LED, đĩa mã hóa v c c photosensor nh s ng đƣợc chiếu từ đèn LED qua đĩa mã hóa đến c c photosensor Số đèn LED với số dải băng (hay gọi l vòng lỗ) tr n đĩa mã hóa v với số photosensor ( dùng đèn LED nhƣng công suất đèn n y phải lớn, nh s ng phải chiếu phủ hết c c dải băng tr n đĩa mã hóa) Tr n encoder, đèn LED, dải băng v photosensor phải xếp nằm tr n đƣờng thẳng èn LED v photosensor đƣợc gắn cố định tr n vỏ encoder Còn đĩa mã hóa th quay quanh trục mang c c t n hiệu mã hóa nhằm x c định góc quay Khi nh s ng từ nguồn s ng chiếu tới đĩa mã hóa, đối diện với tia s ng l vùng diện t ch suốt, nh s ng xuy n qua đĩa đến photosensor l m xuất dòng chảy qua photosensor ( lúc n y photosensor n y nhận đƣợc t n hiệu mã nhị phân) Nếu đối diện với tia s ng l vùng diện t ch bị phủ lớp chắn s ng, nh s ng không đến đƣợc photosensor (lúc n y photosensor n y nhận đƣợc t n hiệu mã nhị phân) SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 19 Khoa: iện - iện T n3 1.2.3 Encoder tƣơng ố (incremental encoder) 1.2.3.1.Encoder tƣơng ối ki u quay - Sơ đồ nguy n l , kết cấu: Hình 1.2.3 Đĩa encoder tương đối kiểu quay -Về th encoder tƣơng đối v encoder tuyệt đối giống kh c đĩa mã hóa Ở encoder tƣơng đối đĩa mã hóa gồm dải băng t o xung Tr n dải băng n y đƣợc chia l m nhiều lỗ v c ch (lỗ đƣợc thây vật liệu suốt cho nh s ng truyền qua) Khi đĩa từ quay qua lỗ th photosensor nhận đƣợc t n hiệu từ đèn LED chiếu qua th encoder tăng l n gi trị biến đếm Chẳng h n nhƣ với đĩa mã hóa gồm 360 lỗ, đĩa quay qua 90 lỗ th photosensor nhận đƣợc 90 lần t n hiệu biến đếm tăng l n 90 Từ ta biết đƣợc đĩa quay đƣợc góc l 90 độ Tuy nhi n, vấn đề l l m để biết đƣợc enc oder quay hết vịng? Nếu đếm vơ h n nhƣ n y th biết đƣợc n o quay hết vịng Chƣa kể, lần có rung động n o m ta khơng quản l đƣợc, encoder bị sai xung Khi đó, ho t động lâu d i, sai số n y t ch lũy Ng y hôm sai xung, ng y hơm sau sai xung ến cuối cùng, động quay vòng c c b n đếm đƣợc vòng H nh 1.2.4 Lỗ định vị tr n encoder tƣơng đối kiểu quay SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 20 Khoa: iện - iện T n3 ể tr nh điều tai h i n y xảy ra, ngƣời ta đƣa v o th m lỗ định vị để đếm số vòng quay encoder Nhƣ vậy, cho dù có lệch xung, m thấy encoder ngang qua lỗ định vị n y, th biết l encoder bị đếm sai Nếu v rung động n o m khơng thấy encoder qua lỗ định vị, th từ số xung v việc qua lỗ định vị, biết rõ tƣợng sai encoder - Nguyên lý oạt ộng: Encoder tƣơng đối gồm c c phận l nguồn ph t( đèn LED), đĩa quay( đĩa mã hóa), cảm biến (photosensor) Khi đĩa quay qua lỗ th cảm biến tr n nhận đƣợc t n hiệu lúc encoder tăng l n gi trị biến đếm Cho đến cảm biến b n dƣới nhận đƣợc t n hiệu thông qua lỗ định vị th ta biết đƣợc đĩa quay song vòng Gi trị biến đếm m encoder nhận đƣợc cho ta biết đƣợc góc độ m đĩa quay Ứng với dải băng có c ng nhiều lỗ th góc đếm nhỏ m encoder đếm đƣợc c ng nhỏ (c ng mịn) 1.2.3.2.Encoder tƣơng ối ki u thẳng: -Encoder kiểu quay nhƣng kh c chổ đĩa mã hóa l thƣớc thẳng v dùng để đo k ch thƣớc thẳng Chiều d i Encoder thẳng phải tổng chuyển động thẳng tƣơng ứng có nghĩa l chiều d i cần đo phải chiều d i thƣớc V Encoder thẳng thƣờng đắt nhiều so với Encoder d ng quay 1.3.Động ện chi u Hình 1.3.1.Động điện chiều 1.3.1.Giới thiệu chung động điện chiều: Nhƣ ta biết m y ph t điện chiều dùng l m m y ph t điện động điện ộng điện chiều l thiết bị quay biến đổi điện th nh Nguy n l l m việc dựa tr n tƣợng cảm ứng điện từ SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 21 ộng điện Khoa: iện - iện T n3 chiều đƣợc s dụng rộng rãi công nghiệp v giao thông vận tải ộng điện chiều gồm lo i sau đây: - ộng điện chiều k ch từ song song - ộng điện chiều k ch từ nối tiếp - ộng điện chiều k ch từ hỗn hợp 1.3.1.1.Cấu tạo ộng ện c u ộng điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) v phần động (rôtor) 1.Phần tĩnh (stator) Gồm c c phần ch nh sau: a Cực từ chính: Cực từ ch nh l phận sinh từ trƣờng gồm có lõi sắt cực từ v dây quấn k ch từ lồng ngo i lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ l m l thép kỹ thuật điện Cực từ đƣợc gắn chặt v o vỏ nhờ c c bulông Dây quấn k ch từ đƣợc quấn dây đồng bọc c ch điện b Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt c c cực từ ch nh v dùng để cải thiện đổi chiều c Gông từ: Dùng để l m m ch từ nối liền c c cực từ đồng thời l m vỏ m y d Các phận khác - Nắp m y - Cơ cấu chổi than Phần quay (rotor) Gồm c c phận sau: a Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thƣờng dùng l thép kỹ thuật điện d y 0,5 mm phủ c ch điện hai đầu ép chặt l i Tr n l thép có dập h nh d ng rãnh để sau ép l i th đặt dây quấn v o b Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng l phần sinh s.đ.đ v có dịng điện ch y qua Thƣờng l m dây đồng có bọc c ch điện.Trong m y điện nhỏ thƣờng dùng dây có tiết diện trịn, SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 22 Khoa: iện - iện T n3 m y điện vừa v lớn thƣờng dùng dây tiết diện h nh chữ nhật Dây quấn đƣợc c ch điện với rãnh lõi thép c Cổ góp: Cổ góp hay cịn gọi l v nh góp hay v nh đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều th nh chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng h nh nh n c ch điện với lớp mica d y 0,4 đến 1,2 mm v hợp th nh h nh trụ trịn i v nh góp có cao l n t để để h n c c đầu dây c c phần t dây quấn v o c c phiến góp đƣợc dễ d ng d Các phận khác: - C nh qu t: Dùng để qu t gió l m nguội m y - Trục m y: Tr n đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, c nh qu t v ổ bi Trục m y thƣờng l m thép Cacbon tốt 1.3.1.2 Nguyên lý làm v ệc ộng ện chi u: b F® t A n I + a I c F ®t d B H nh 1.3.2 Sơ đồ nguy n l l m việc động điện chiều Khi cho điện p chiều U đặt v o chổi than v B dây quấn phần ứng có dịng điện Iƣ c c dẫn ab, cd có dịng điện nằm từ trƣờng chịu lực điện từ Fđt t c dụng l m cho rotor quay, chiều lực từ đƣợc x c định theo quy tắc b n tay tr i Khi phần ứng quay đƣợc n a vòng vị tr c c dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dịng điện giữ cho chiều lực t c dụng không đổi đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Khi động quay c c dẫn cắt từ trƣờng cảm ứng sức điện động Eƣ chiều s.đ.đ x c định theo quy tắc b n tay phải Ở động điện chiều sức điện động Eƣ ngƣợc chiều với dòng điện Iƣ n n Eƣ gọi l sức phản điện động Phƣơng tr nh cân điện p: U= Eƣ+Rƣ.Iƣ Trong đó: Rƣ: điện trở phần ứng SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 23 Khoa: iện - iện T n3 Iƣ: dòng điện phần ứng Eƣ: sức điện động Theo y u cầu đề b i ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động n chiều k ch rừ độc lập ộng điện chiều k ch từ độc lập có dịng điện k ch từ khơng phụ thuộc v o dịng điện phần ứng nghĩa l từ thơng động không phụ thuộc v o phụ tải m phụ thuộc v o điện p v điện trở m ch k ch từ + U- I - E KT IKT + UKT - H nh 1.3.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều k ch từ độc lập 1.3.2 G t ệu v ộng DC( có gắn encoder) - Cấu t o động gồm có phần: stato đứng y n v rơto quay so với stato Phần cảm (phần k ch từ-thƣờng đặt tr n stato) t o từ trƣờng m ch từ, xuy n qua c c vòng dây quấn phần ứng (thƣờng đặt tr n rôto) Khi có dịng điện ch y m ch phần ứng, c c dẫn phần ứng chịu t c động c c lực điện từ theo phƣơng tiếp tuyến với mặt trụ rôto, l m cho rôto quay Ch nh x c hơn, lực điện từ tr n đơn vị chiều d i dẫn l t ch có hƣớng vectơ mật độ từ thơng B v vectơ cƣờng độ dòng điện I Dòng điện phần ứng đƣợc đƣa v o rôto thông qua hệ thống chổi than v cổ góp Cổ góp giúp cho dòng điện dẫn phần ứng đƣợc đổi chiều dẫn đến cực từ kh c t n với cực từ m vừa qua SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 24 Khoa: iện - iện T - n3 Hình ảnh động DC có gắn encoder: H nh 1.3.3 ộng DC có gắn encoder B n động có gắn encoder đồng trục với dùng để x c định tốc độ v vị tr động Tải FULL (50 trang): https://bit.ly/3AO1L9W Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net C c thông số động cơ: - iện p cung cấp cho động DC: 12VDC - Tốc độ tối đa 2000 vòng/phút - Số xung encoder 100 xung/vịng - ộng có tất dây ra: + dây cung cấp nguồn 12VDC cho động + dây cung cấp nguồn 5VDC cho encoder + dây t n hiệu đƣa xung encoder ngo i Phƣơng ph p điều khiển: Thay đổi tốc độ động c ch thay đổi điện p cấp v o cho động Nguy n l ho t động cảm biến encoder: Có nhiều lo i encoder kh c nhau, lo i l i có nguy n l ho t động kh c Trong khuôn khổ b o c o đồ n, em xin tr nh b y phần nguy n l lo i encoder m đề t i em s dụng: incremental encoder Cải tiến mô h nh mô h nh nhƣ sau: SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 25 Khoa: iện - iện T n3 Mô h nh thứ 1: H nh 1.3.4 Incremental encoder Incremental encoder l đĩa tròn quay quanh trục đƣợc đục lỗ nhƣ h nh tr n Tải FULL (50 trang): https://bit.ly/3AO1L9W Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Ở hai b n mặt c i đĩa có thu ph t quang Trong qu tr nh encoder quay quanh trục, gặp lỗ trống th nh s ng chiếu qua đƣợc, gặp mãnh chẵn th tia s ng không chiếu qua đƣợc, t n hiệu nhận đƣợc từ sensor quang l chuỗi xung Mỗi encoder đƣợc chế t o biết sẵn số xung tr n vòng Do ta dùng vi điều khiển để đếm số xung đơn vị thời gian để t nh vận tốc động Encoder m em s dụng đồ n m nh, ho n to n giống với mô h nh tr n Tuy nhi n mơ h nh tr n có nhƣợc điểm lớn l : ta x c định đƣợc động quay tr i hay l quay phải, v có quay theo chiều n o th có d ng xung đƣa Ngo i điểm bắt đầu động ta x c định đƣợc SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 26 Khoa: iện - iện T n3 Mô hình thứ 2: H nh 1.3.5 Encoder hai pha H nh 1.3.6 Giản đồ xung encoder pha Trong mô h nh n y ngƣời ta đục tất vịng lỗ Vịng ngo i giống nhƣ mơ h nh 1, vòng lệch pha so với vòng ngo i 90 Khi d ng xung từ hai vòng nhƣ h nh tr n Hai xung từ hai vòng đƣa lệch pha 90 0, vòng ngo i nhanh pha vòng th chắn động quay từ tr i sang phải v ngƣợc l i Lỗ vòng dùng để ph t điểm bắt đầu động Có thể viết chƣơng tr nh cho vi điều khiển để nhận biết: có xung ph t từ vòng n y, tức l động quay vòng 1.4 Khối hi n th : Giới Thiệu V LCD Trong năm gần LCD ng y c ng đƣợc s dụng rộng rãi thay dần cho c c đèn LED (c c đèn LED đo n hay nhiều đo n) ó l c c nguy n nhân: - C c LCD có gi th nh h - Khả hiển thị c c số, c c k tự v đồ ho tôt nhiều so với c c đèn LED (v c c đèn LED hiển thị đƣợc c c số v số k tự) - Dễ d ng lập tr nh cho c c k tự v đồ ho 3476591 SVTH: Khổng Văn Hải Phùng Văn Quang 27 ... ện chi u Hình 1. 3 .1. Động điện chiều 1. 3 .1. Giới thiệu chung động điện chiều: Nhƣ ta biết m y ph t điện chiều dùng l m m y ph t điện động điện ộng điện chiều l thiết bị quay biến đổi điện th nh Nguy... trị TMR1 tr n từ FFFFh 0000h, lúc n y TMR1IF bật l n Timer1 có chế độ ho t động : - Chế độ ho t động định thời đồng : Chế độ đƣợc lựa chọn bit TMR1CS Trong chế độ n y xung cấp cho Timer1 l Fosc/4,... dòng điện phần ứng Eƣ: sức điện động Theo y u cầu đề b i ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động n chiều k ch rừ độc lập ộng điện chiều k ch từ độc lập có dịng điện k ch từ khơng phụ thuộc v o dịng điện