xác định chiều quay của động cơ DC HỆ THỐNG NHÚNG( CODE PIC+ MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

xác định chiều quay của động cơ DC HỆ THỐNG NHÚNG( CODE PIC+ MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS)xác định chiều quay của động cơ DC HỆ THỐNG NHÚNG( CODE PIC+ MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS)xác định chiều quay của động cơ DC HỆ THỐNG NHÚNG( CODE PIC+ MẠCH MÔ PHỎNG PROTEUS)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN KHOA ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC : HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY CHO ĐỘNG CƠ DC GVHD: TĂNG CẨM NHUNG SVTH: NGÔ VĂN HÙNG MSSV: K1755201114220 Thái Nguyên ,Ngày Tháng Năm 2021 Trang / 19 Mục lục CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU YÊU CẦU-HẠN CHẾ CỦA ĐỂ TÀI .3 Giớ thiệu .3 … 2.Giới hạn đề tài CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.Thiết kế hệ thống 2.1Thiết kế sơ đồ khối 2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 2.2.1 Khối hiển thị (LED đoạn) 2.2.3 Đông 2.2.4 Khối phím bấm gồm phím ấn ,để thay đổi chiều quay động điện chiều , .9 2.2.5 Khối vi sử lý 2.2.6 Thiết kế khối nguồn 12 2.2.7 Sơ đồ nguyên lý 13 2.2.8 Giải thích lệnh sử dụng trương trình 16 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 18 3.1 Đánh giá kết .18 Trang / 19 CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU YÊU CẦU-HẠN CHẾ CỦA ĐỂ TÀI Giớ thiệu Ngày với phát triển mạnh mẽ giới mặt, khoa học cơng nghệ nói chung ngành cơng nghệ điện tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho giới ngày tốt đại văn minh Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với điểm đặc biệt cao xác, tốc độ nhanh, nhẹ hoạt động ổn định Là phần tử cần thiết để làm hoạt động cho người đạt hiệu cao Công ty sản xuất hàng loạt sản phẩm với số lượng lớn yêu cầu động quay thuận nghịch từ băng tải hoạt động linh hoạt theo yêu cầu công việc Trong kỷ nguyên công nghệ nay, phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, , băng truyền chuyển động cách linh hoạt đời dựa vào công nghệ chế tạo vi mạch lập trình nhúng cho vi điều khiển Vi điều khiển tích hợp nhỏ gọn, giá thành thấp, tính linh động cao, tiết kiệm Trang / 19 nguồn lượng Hình 1.1 Mơ hình tải Hiện nay, Việt Nam giới có nhiều loại mơ hình, băng truyền phẩm thiết kế thi công giúp người giảm chi phí Trang / 19 nhân cơng, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Mơ băng truyền giúp bớt nhiều sức lao động thời gian, giúp tăng hiệu suất lao động, đồng thời đảm bảo độ xác ➢ Ngày nay, vi điều khiển có bước phát triển mạnh với mật độ tích hợp cao, khả xử lý mạnh, tiêu thụ lượng giá thành thấp Khi nạp phần mềm nhúng, vi điều khiển hoạt động độc lập theo ứng dụng cụ thể ➢ Xuất phát từ học thực tập lớp tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa trình sản xuất Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa băng truyền vận hành theo mong muốn Từ điều thấy khả em, em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác Nên chúng em định thiết kế mơ hình XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY CHO ĐỘNG CƠ DC Việc sử dụng led để hiển thị đa dạng hiển thị là: chữ, số, dạng hình học… 2.Giới hạn đề tài ➢ sử dụng Nút bấm để xác định chiều quay( quay Thuận ,quay ngược)cho động ➢ Hiển Thị thời gian quay thuận quay ngược led đoạn CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giới thiệu ➢ Từ ý tưởng thiết kế trên, nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu “XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY CHO ĐỘNG CƠ DC “với mong muốn đề tài ứng dụng tốt sống thực tế Chính ý tưởng tìm hiểu nghiên cứu mơ hình đếm sản phẩm đời nhằm để: • Ứng dụng thực tiễn kiến thức học trường • Tìm hiểu cách thức hoạt động module mơ hình xác đinh chiều quay hiển thị thời gian quay đơng • Nghiên cứu phát triển đưa vào thực tế • Phát triển thêm kiến thức cịn hạn hẹp thân • Giảm chi phí cơng nhân cho doanh nghiệp, mơ hình bang truyền hồn tồn tự động hóa, quản lý, cung cấp thơng tin theo u cầu • Nâng cao kiến thức thân • Thực nghiệm kiến thức học trường Trang / 19 2.Thiết kế hệ thống 2.1Thiết kế sơ đồ khối Khối nguồn Khối phím bấm Khối sử lý Khối hiển thi Động Hình 2.1 Mơ hình XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY CHO ĐỘNG CƠ DC ngồi thực tế Chức khối: • Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho tồn mạch để hoạt động • Khối phím bấm : có chức tạo xung nhấn nút lần • Khối xử lý: có chức xử lý tín hiệu làm động DC quay đưa tín hiệu led đoạn •Khối hiển thị (led ): Có chức chuyển đổi dãy mã hiển thị lên Led theo yêu cầu • Động DC: quay khối xử lý phát tín hiệu 2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 2.2.1 Khối hiển thị (LED đoạn) Khối hiển thị bao gồm LED 7seg-mpx2-ca dùng để hiển thời gian quay thuân quay ngược a)LED 7SEG-MPX2-CA led đoạn gắn lại thành hình bên Trang / 19 Hình 2.2 Hình ảnh LED 7seg-mpx2-ca +7SEG-MX2-CA (LED đôi anode chung) hoạt động giống Led đoạn b) LED Thanh Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng xếp theo hình dạng số có thêm led đơn hình trịn nhỏ thể dấu chấm trịn góc dưới, bên phải led đoạn led đơn led đoạn có Anode(cực +) Cathode(cực -) nối chung với vào điểm, đưa chân ngồi để kết nối với mạch điện cực cịn lại led đơn đưa thành chân riêng, đưa để kết nối với mạch điện Nếu led đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức Nếu led đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng Hình 2.3 Hình ảnh LED đoạn Trang / 19 Hình2.4 Hình cách đấu chung Anot Catot – Vì led đoạn chứa bên led đơn, kết nối cần đảm bảo dòng qua led đơn khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led Nếu kết nối với nguồn 5V hạn dịng điện trở 330Ω trước chân nhận tín hiệu điều khiển Hình 2.5 Hình ảnh cách đặt tín hiệu Các điện trở 330Ω điện trở bên kết nối để giới hạn dòng điện qua led led đoạn nối với nguồn 5V Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tương tự với chân led cịn lại 2.2.3 Đơng a)Giới thiệu động điện 1chiều 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 Giới thiệu động , động sử dụng động điện chiều , 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, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Thơng thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp Trang / 19 Hình 2.6 Hình ảnh động điện chiều b) Nguyên tắc hoạt động động điện chiều Stato 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, phần quan trọng khác động điện chiều 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 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 động đối 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 Dòng điện chạy qua động tính theo biều thức sau: I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung Công suất mà động đưa được, tính bằng: P=I*Vphandiendong Phân loại động điện chiều Căn vào phương pháp kích từ, chia động điện chiều thành loại sau: - Động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu - Động điện chiều kích từ độc lập - Động điện chiều kích từ nối tiếp - Động điện chiều kích từ song song Trang / 19 - Động điện chiều kích từ hỗn hợp gồm cuộn dây kích từ cuộn mắc nối tiếp với phần ứng, cuộn mắc song song với phần ứng c) Ưu, nhược điểm ứng dụng động điện chiều  Ưu điểm động điện chiều - Ưu điểm bật động điện chiều có moment mở máy lớn, kéo tải nặng khởi động - Khả điều chỉnh tốc độ tải tốt - Tiết kiệm điện - Tuổi thọ lớn  Nhược điểm động điện chiều - Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền thường hư hỏng trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên - Tia lửa điện phát sinh cổ góp chổi than gây nguy hiểm môi trường dễ cháy nổ - Giá thành đắt, công suất không cao d) Ứng dụng động điện chiều Ứng dụng động điện chiều đa dạng hầu hết lĩnh vực đời sống Trong tivi, đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, máy công nghiệp, đặc biệt công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi lớn (vd: máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) 2.2.4 Khối phím bấm gồm phím ấn ,để thay đổi chiều quay động điện chiều , -Phím bấm BT1 bấm tác động làm thay đổi điện áp chân nối với vi điều khiển từ 5V xuống 0V lúc vi điều khiển nhận biết đượ tin hiệu tác động vào động khiến quay thuận -Phím bấm BT2 bấm tác động làm thay đổi điện áp chân nối với vi điều khiển từ 5V xuống 0V lúc vi điều khiển nhận biết đượ tin hiệu tác động vào động khiến quay ngược Hình 2.7 Hình ảnh khối phím bấm 2.2.5 Khối vi sử lý Trang 10 / 19 Khối vi sử lý giao tiếp với module ngoại vi , nhận sử lý tín hiệu từ khối điều khiển ngoại vi , tính tốn sử lý , xuất tín hiệu điều khiển để đưa hiển thị Hiên thi trường có nhiều dòng vi điều khiển khác PIC,AVR,8051,Raspberry ,Arduino…Em định sử dụng dòng PIC16F877A , làm mạch sử lý trung tâm nhằm áp dụng kiến thức học môn hệ thống nhúng để tiết kiện thời gian chi phí q trình làm đề tài PIC16F877A Vi điều khiển PIC 40 chân sử dụng hầu hết dự án ứng dụng nhúng Nó có năm cổng cổng A đến cổng E Nó có ba định thời có định thời bit định thời 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ ngắt chân phần cứng ngắt định thời Hình thực tế vi điều PIC16F887A Ta có sơ đồ đấu chân PIC16F887A sau: 2.8Hình ảnh khiển PIC16F877A Vi điều khiển PIC 40 chân sử dụng hầu hết dự án ứng dụng nhúng Nó có năm cổng cổng A đến cổng E Nó có ba định thời có định thời bit định thời 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ ngắt chân phần cứng ngắt định thời Trang 11 / 19 Hình 2.9 sơ đồ đấu chân PIC16F887A Tổ chức nhớ: Có khối nhớ PIC 16F877A: nhớ chương trình, nhớ liệu khối nhớ EEPROM Bộ nhớ chương trình nhớ liệu có đường bus riêng truy cập vào nhớ cách riêng rẽ Port A: có bit (tương ứng với chân RA0÷RA5) chân cổng A có tích hợp số chức ngoại vi, thiết bị ngoại vi enable cổng khơng hoạt động cổng vào Bình thường Port A cổng vào chiều Thanh ghi xác đinh chiều tương ứng chân Port A ghi TrisA Các bit ghi TrisA xác định chân Port A đầu vào ngược lại đầu Port B: rộng bit(tương ứng với chân RB0÷RB7), cổng vào chiều Thanh ghi qui định chiều cổng B ghi Tris B Thiết lập bit ghi TrisB làm cho cổng B cổng vào ngược lại cổng Port C: rộng bit (tương ứng với chân RC0÷RC7), bình thường cổng vào chiều, ghi qui định chiều cổng ghi TrisC Các chân RC3, RC4 dùng để kết nối truyền nhân thông tin với thiết bị ngoại vi Port D: rộng bit (RD0÷RD7), cổng vào cổng Port D cấu cổng vi xử lý rộng bit (cổng slave song song) cách thiết lập bit điều khiển PSPSTATUS (TrisE.4) Ở chế độ đầu vào tín hiệu TTL Port E: rộng bit(RE0÷RE2), cấu hình đầu đầu vào Port E đầu vào điều khiển I/O bit PSPSTATUS (TrisE.4) thiết lập Từ hình vẽ ta thấy, PIC16F877A có chân Vcc chân GND, để PIC hoạt động ta phải cấp nguồn cho tất chân Ngoài cấp nguồn cung cấp ta phải cấp nguồn xung dao động vi điều khiển hoạt động, ta dùng thạch anh 20MHz để cấp xung dao động Nguồn dao động cấp thông qua chân 13 14 PIC Trang 12 / 19 2.2.6 Thiết kế khối nguồn Khối nguồn có chức cung cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động Module Realtime Clock DS1307 sử dụng nguồn từ 3.3V đến 5V  Module điều khiển động bước L298N sử dụng nguồn từ 5V đến 35V, dòng tối đa 4A Do yêu cầu mục đích thiết kế đồng hồ kim, ta phải sử dụng động bước để mô góc quay kim giờ, kim phút kim giây, nên tổng dòng cần cấp cho mạch hoạt động 12A  LED RGB đề tài sử dụng loại LED RGB CA 5mm, điện áp hoạt động từ 2.1V đến 4.5V, dòng tiêu thụ 20mA Giả sử tất LED sáng màu, ta tính dịng LED sau: I = x 0.02 = 0.16A  LED đoạn sử dụng loại chung Anode, điện áp sử dụng 5V, dòng qua LED đơn khoảng 10mA đến 20mA Giả sử tất LED đơn LED đoạn sáng, dòng chạy qua LED đoạn lúc là: I = x 0.02 = 0.14A Vậy với LED đoạn ta có tổng dịng cần cấp cho mạch hoạt động I = x 0.14 = 0.7A  Vi điều khiển PIC 16F877A hoạt động với nguồn cung cấp 5V Suy ra, tổng dòng áp cấp cho mạch hoạt động: I = 12 + 0.16 + 0.7 = 12.86A U = 5V Đèn led nguồn ánh sáng có điện áp thấp cần điện áp dịng điện DC trì ổn định lúc làm việc phải bảo vệ khỏi dao động điện áp dòng điện q trình hoạt động Thay đổi điện áp tạo cân dòng điện chip led, làm cho ánh sáng thay đổi, ánh sáng led phát tỉ lệ với dòng điện Nếu dòng điện qua chip led vượt qua khuyến nghị nhà sản xuất, đèn led trở nên sáng hơn, nhiệt độ tăng cao làm suy giảm lượng ánh sáng với tốc độ nhanh rút ngắn thời gian sử dụng Do đó, đèn led yêu cầu thiết bị chuyển đổi nguồn AC đến điện áp DC thích hợp điều chỉnh dịng điện chạy qua q trình hoạt động Một nguồn đèn led chuyển đổi điện áp xoay chiều 220V (hoặc điện áp khác) 50 Hz sang điện áp DC có điện áp thấp bảo vệ chúng khỏi dao động điện áp Với yêu cầu đổi nguồn 5V 10A lựa chọn thích hợp Vì vừa đảm bảo điện áp đầu ổn định cung cấp cho toàn mạch, vừa bảo vệ led module điều khiển khỏi dao động điện áp Do nâng cao hiệu suất hoạt động tuổi thọ sản phẩm  Trang 13 / 19 Hình 2.10 Nguồn tổ ong 5V-10A 2.2.7 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý 2.2.7 a) Giới thiệu yêu cầu điều khiển Sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A để giao tiếp với Module RTC DS1307 qua chuẩn giao tiếp I2C PIC 16F877A nhận tín hiệu phút từ Module DS1307, sau chuyển đổi tín hiệu thành số xung để xuất Module L298N cho động bước thực góc quay tương ứng kim kim phút đồng hồ kim Đồng thời vi điều khiển xuất tín hiệu LED RGB để hiển thị thông số mặt đồng hồ giúp ngưới sử dụng dễ quan sát tạo tính thẩm mỹ cho đồng hồ Trang 14 / 19 2.2.7b) Chương trình #include #use delay(clock=20M) int8 maled[]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90}; int8 i,j,k=0; void hthi1(){ //hien thi thoi gian quay thuan output_B(maled[i/10]); output_HIGH(pin_A0); delay_ms(1); output_LOW(pin_A0); output_B(maled[i%10]); output_HIGH(pin_A1); delay_ms(1); output_LOW(pin_A1); } void hthi2(){ //hien thi thoi gian quay nghich output_C(maled[j/10]); output_HIGH(pin_A2); delay_ms(1); output_LOW(pin_A2); output_C(maled[j%10]); output_HIGH(pin_A3); delay_ms(1); output_LOW(pin_A3); } void thuan(){ OUTPUT_HIGH(pin_e0); OUTPUT_LOW(pin_e1); } void nguoc(){ OUTPUT_HIGH(pin_e1); OUTPUT_LOW(pin_e0); } Trang 15 / 19 void main() { set_tris_A(0x00); set_tris_B(0x00); set_tris_C(0x00); set_tris_D(0xFF); while(TRUE) { while(k==0){ hthi1(); hthi2(); if(input(pin_D0)==0){ while(input(pin_D0)==0){ hthi1(); hthi2(); } k=1; //Neu nhan nut D0 thi chuyen sang vong lap quay thuan } else if(input(pin_D1)==0){ while(input(pin_D1)==0){ hthi1(); hthi2(); } k=2; //Neu nhan nut D0 thi chuyen sang vong lap quay thuan } } while(k==1){ //Quay thuan va dem thoi gian thuan(); for(i=0;i