ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU DÙNG PWM HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY FILE CODE PIC + FILE MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU DÙNG PWM HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY FILE CODE PIC + FILE MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318) ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU DÙNG PWM HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY FILE CODE PIC + FILE MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHIỀU BẰNG PWM GVHD`: SVTH 1: MSSV: SVTH 2: MSSV: TĂNG CẨM NHUNG NGUYỄN HẢI HẬU K175520114015 DƯƠNG ĐÌNH BẰNG K175520114004 Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .1 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Giới thiệu 2.2 Thiết kế sơ đồ khối 2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 2.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 12 2.5 Chương trình điều khiển 12 2.6 Nguyên lý hoạt động 13 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 14 3.1 Kết luận 14 3.2 Hướng phát triển 14 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU-GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài  Động chiều sử dụng phổ biến rộng rãi tất lĩnh vực từ quân đến công nghiệp dân dụng  Những ứng dụng quan trọng bao gồm: nhà máy cán, nhà máy giấy, nhà máy dệt, nhà máy in, máy công cụ, máy xúc, cần cẩu đặc biệt lĩnh vực robotic…  Các mạch điều khiển động yêu cầu thay đổi tốc độ quay động nhịp nhàng điều khiển xác Phương pháp truyền thống để điều khiển tốc độ động chiều thay đổi giá trị điện áp cung cấp cho động  Phương pháp đơn giản sử dụng biến trở Phương pháp điều khiển khơng xác mong muốn đặc tuyến biến trở, tầm hoạt động bị giới hạn, điều khiển không hiệu gây tượng nhiệt cuộn dây dẫn đến hư động  Phương pháp PWM biết đến từ năm 1970 cải thiện hạn chế phương pháp truyền thống, nhiên mạch điều khiển dùng linh kiện rời BJT vi mạch số nên mạch điện phức tạp, khó đạt độ xác cao  Ngày việc sử dụng vi mạch khả lập trình vi xử lý thiết bị điều khiển trở thành xu quan trọng, mang lại hiệu cao, tốc độ xử lý nhanh, độ xác cao, mạch phần cứng tinh gọn, giảm giá thành sản phẩm, hạn chế rủi ro  Phương pháp điều chế PWM có tên tiếng anh Pulse Width Modulation phương pháp điều chỉnh điện áp tải hay nói cách khác phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp  Sử dụng PWM điều khiển nhanh chậm động hay cao cịn dùng để điều khiển ổn định tốc độ động Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải PWM cịn tham gia điều chế mạch nguồn : boot, buck nghịch lưu pha pha PWM gặp nhiều thực tế mạch điện điều khiển Điều đặc biệt PWM chuyên dùng để điều khiển phần tử điện tử cơng suất có đường đặc tính tuyến tính có sẵn nguồn chiều cố định  Các PWM biến đổi có tần số khác độ rộng sườn dương sườn âm  Để dễ hiểu ta có hình vẽ sau: Hình 1.1: Đồ thị dạng xung điều chế PWM  Như thời gian xung lên lớn chu kì điện áp đầu lớn Nhìn hình vẽ ta tính điện áp tải  Đối với PWM=25% ==> Ut=Umax(t1/T) =Umax.25% (V) + Đối với PWM=50% ==> Ut=Umax 50% (V)  Đối với PWM= 75% ==>Ut=Umax 75% (Cứ thể ta tính điện áp đầu tài với độ rộng xung  Nguyên lý phương pháp PWM  Đây phương pháp thực theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn tới tải cách có chu kỉ theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt Phần tử thực nhiện vụ mạch van bán dẫn Xét hoạt động đóng cắt van bán dẫn Dùng van đóng cắt Mosfet 1.2 Mục đích đề tài  Hiện nay, Việt Nam giới có nhiều loại mơ hình hệ thống sử dụng đến động chiều, băng truyền đếm sản phẩm thiết kế thi công giúp người giảm chi phí nhân cơng, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Vì việc quản lý, điều khiển tốc độ động vô cần thiết  Từ điều thấy khả chúng em, chúng 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 mạch điều chỉnh tốc độ động chiều phương pháp PWM 1.3 Phạm vi nghiên cứu  Giới hạn đề tài có hữu hạn vấn đề kinh tế tìm hiểu nên em sử dụng vi điều khiển PIC đủ để thiết kế mạch đếm sản phẩm  Ở đề tài em mô em sử dụng BUTTON để điều chỉnh mức tốc độ cho động chiều Nhưng bọn em sử dụng theo phương pháp mô nên có chút hạn chế hệ thống thực CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Giới thiệu  Từ ý tưởng thiết kế trên, nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHIỀU BẰNG PWM” với mong muốn đề tài ứng dụng tốt sống thực tế  Ứng dụng thực tiễn kiến thức học trường  Tìm hiểu cách thức hoạt động động  Nghiên cứu phát triển đưa vào thực tế  Phát triển thêm kiến thức hạn hẹp thân  Hiện mơ hình hệ thống sử dụng động chiều thương mại hóa thị trường ưa chuộng  Em tìm hiểu nghiên cứu nguyên lý hoạt động phương pháp điều khiển mơ hình hóa mạch điều chỉnh tốc độ động đến khắc phục số lỗi cịn mắc phải Từ phát triển mơ hình mạch điều khiển tốc độ động ứng dụng mơ hình thực tế  Những yếu tố đảm bảo mục tiêu ban đầu đặt với đề tài là:  Tối ưu hóa mơ hình mạch độ xác cao  Nâng cao kiến thức thân  Thực nghiệm kiến thức học trường 2.2 Thiết kế sơ đồ khối Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển tốc độ động Chức khối:  Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho tồn mạch để hoạt động  Khối điều khiển tốc độ: Sử dụng để điều khiển tốc độ phương pháp, thuật toán khác cho CCCH  Động cơ: Là CCCH làm việc dựa nguyên tắc biến điện thành 2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý a) Khối điều khiển tốc độ  Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H  Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V  Dòng tối đa cho cầu H là: 2A (=>2A cho motor)  Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V  Dịng tín hiệu điều khiển: ~ 36mA (Arduino chơi đến 40mA nên khỏe re bạn)  Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)  Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃ Hình 2.2: Hình ảnh điều khiển tốc độ L298N thực tế  L298N gồm chân:  12V power, 5V power Đây chân cấp nguồn trực tiếp đến động  Bạn cấp nguồn 9-12V 12V  Bên cạnh có jumper 5V, bạn để hình có nguồn 5V cổng 5V power, ngược lại khơng Bạn để hình ta cần cấp nguồn 12V vơ 12V power có 5V 5V power, từ cấp cho Arduino  Power GND chân GND nguồn cấp cho Động  Nếu chơi Arduino nhớ nối với GND Arduino  Jump A enable B enable, để hình, đừng rút bạn nhé!  Gồm có chân Input IN1, IN2, IN3, IN4 Chức chân giải thích bước sau  Output A: nối với động A bạn ý chân +, - Nếu bạn nối ngược động chạy ngược Và ý bạn nối động bước, bạn phải đấu nối pha cho phù hợp o Mạch mô L298: Hình 2.3: Hình ảnh điều khiển tốc độ L298N phần mềm Proteus o Chương trình điều khiển tốc độ:  Chương trình thiết đặt PWM: # setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,249,1); setup_ccp1(CCP_PWM); set_pwm1_duty(0);  Chương trình điều khiển động chiều với mức tốc độ: set_pwm1_duty(50); // Toc 50 set_pwm1_duty(125); // Toc 125 set_pwm1_duty(250); // Toc 250 b) LCD: o Hiện giờ, thiết bị hiển thị LCD 1602 (Liquid Crystal Display) dùng nhiều ứng dụng VĐK LCD 1602 có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác như: khả hiển thị kí tự đa dạng (kí tự đồ họa, chữ, số); đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác dễ dàng, tiêu tốn tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ… o Ở hệ thống hình LCD thành phần quan trọng, dùng để thiết kế giao diện người dùng có nghĩa hình LCD hiển thị tác vụ giao tiếp với vi điều khiển để xử lý lệnh nhận từ đầu vào làm việc mong muốn o Chức chân LCD LM016L: - Chân số - VSS: chân nối đất cho LCD nối với GND mạch điều khiển - Chân số - VDD: chân cấp nguồn cho LCD, nối với VCC=5V mạch điều khiển - Chân số - VE: điều chỉnh độ tương phản LCD - Chân số - RS: chân chọn ghi, nối với logic "0" logic "1": - + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) - + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân số - R/W: chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), nối với logic “0” để ghi nối với logic “1” đọc - - - Chân số - E: chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân sau: + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp Chân số đến 14 - D0 đến D7: đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus là: Chế độ 8bit (dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7) Chế độ bit (dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7) Chân số 15 - A: nguồn dương cho đèn Chân số 16 - K: nguồn âm cho đèn Sơ đồ đấu nối LCD phần mềm mơ phỏng: Hình 2.4: Hình ảnh điều khiển LCD LM016L phần mềm Proteus o Chương trình điều khiển LCD:  Chương trình khai báo chân LCD: #define LCD_RS_PIN PIN_B0 #define LCD_RW_PIN PIN_B1 #define LCD_ENABLE_PIN PIN_B2 #define LCD_DATA4 PIN_B4 #define LCD_DATA5 PIN_B5 #define LCD_DATA6 PIN_B6 #define LCD_DATA7 PIN_B7 #include  Chương trình gọi LCD: lcd_init();  Chương trình hiển thị lên hình LCD: lcd_gotoxy(3,1); printf(lcd_putc,"Chon toc do"); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Cham TB Nhanh"); Hình 2.5: Giao diện hiển thị lên LCD c) SWITCH:  Chân SW nối đến chân vi điều khiển nên SW=0, chân lại nối Mass  Khi nhấn phím, chân SW nối Mass SW=0  Cách đấu nối Keypad mạch mơ phỏng: Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối nút nhấn mạch mô  Chương trình điều khiển nút nhấn: if(!input(pin_D0)) { while(! input(pin_D0)); set_pwm1_duty(50); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - Cham"); } else if(!input(pin_D1)){ while(!input(pin_D1)); set_pwm1_duty(125); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - TB"); } else if(!input(pin_D2)){ while(!input(pin_D2)); set_pwm1_duty(250); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - Nhanh"); }  Giải thích chương trình:  Nút nhấn có mức điện áp Khi nút nhấn nhấn tức nút nhấn mức Có nút thể tốc độ quay động  Lúc nhấn nút xuất tốc độ tương ứng lên hình LCD d) Khối xử lý  Đây khối trung tâm, có chức điều hành tồn hoạt động hệ thống, nhờ có vi điều khiển thơng minh hệ thống hoạt động hiệu Các dòng vi điều khiển thường sử dụng như: Vi điều khiển ARM, AVR, vi điều khiển PIC, vi điều khiển 8051, Arduino  Ở em sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A để lập trình: Hình 2.7: Cấu trúc tổng quát PIC16F877A phần mềm Proteus  Chức chân sử dụng hệ thống:  Ở đây, em sử dụng chân vi điều khiển sau: - Chân RB VDK đóng vai trị chân OUTPUT nối với chân LCD Chân RD0 VDK đóng vai trò chân INPUT nối với chân BUTTON e) Khối nguồn  Ở nguồn em sử dụng nguồn điện 220V nối qua mạch giảm áp cấp điện áp hoạt động cho VDK  Điện áp từ VDK cấp cho cảm biến hồng ngoại LCD 2.4 Sơ đồ ngun lý tồn mạch Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Proteus 2.5 Chương trình điều khiển #include #use delay(clock=20M) #define LCD_RS_PIN PIN_B0 #define LCD_RW_PIN PIN_B1 #define LCD_ENABLE_PIN PIN_B2 #define LCD_DATA4 PIN_B4 #define LCD_DATA5 PIN_B5 #define LCD_DATA6 PIN_B6 #define LCD_DATA7 PIN_B7 #include void main() { set_tris_D(0xFF); set_tris_C(0x00); setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,249,1); setup_ccp1(CCP_PWM); set_pwm1_duty(0); lcd_init(); lcd_gotoxy(3,1); printf(lcd_putc,"Chon toc do"); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Cham while(TRUE) TB Nhanh"); { if(!input(pin_D0)) { while(! input(pin_D0)); set_pwm1_duty(50); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - Cham"); } else if(!input(pin_D1)){ while(!input(pin_D1)); set_pwm1_duty(125); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - TB"); } else if(!input(pin_D2)){ while(!input(pin_D2)); set_pwm1_duty(250); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"\fToc - Nhanh"); } } } 2.6 Nguyên lý hoạt động  Bước 1: Nhấn nút nhấn mạch mô Trong có nút nhấn tương ứng với tốc độ 50, 125, 250 ứng với Chậm, TB, Nhanh  Bước 2: Khi xác định tốc độ bấm nút lúc động quay với tốc độ đặt chương trình điều khiển  Bước 3: Sau tốc độ mức Chậm, TB, Nhanh hiển thị hình LCD CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết luận Động tài sản quan trọng, cũng thiết bị tiêu thụ nhiều lượng điện, trung bình sử dụng 60% lượng điện công ty công nghiệp Phương pháp tiếp cận mặt kiến trúc manh mẽ, thử nghiệm xác thực để quản lý động bạn giải phóng hiệu suất động cơ, tăng độ an toàn, cho phép quản lý tài sản nâng cao hiệu sử dụng lượng 3.2 Hướng phát triển  Hướng phát triển với đề tài thiết kế giao diện LCD thiết kế thêm nhiều tác vụ cho hệ thống việc điều khiển tốc độ động  Phát triển thêm nhiều linh kiện kèm để tăng tính linh hoạt, xác đa dạng  ...  Các mạch điều khiển động yêu cầu thay đổi tốc độ quay động nhịp nhàng điều khiển xác Phương pháp truyền thống để điều khiển tốc độ động chiều thay đổi giá trị điện áp cung cấp cho động  Phương... pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp  Sử dụng PWM điều khiển nhanh chậm động hay cao dùng để điều khiển ổn định tốc độ động Ngoài lĩnh vực điều khiển. .. 2.3: Hình ảnh điều khiển tốc độ L298N phần mềm Proteus o Chương trình điều khiển tốc độ:  Chương trình thiết đặt PWM: # setup_timer_2(T2_DIV_BY _1, 249 ,1) ; setup_ccp1(CCP _PWM) ; set _pwm1 _duty(0);