Thông số kỹ thuật
Điện áp đầu vào : 220 VAC ( L và N )
Điện áp đầu ra : 24VDC ( 24V: V+, Mass – Gnd: V-)
Công suất : 120W
Điện áp ra điều chỉnh :10%
Nhiệt độ làm việc : 0-70 0C
2.6.5 LCD
Màn hình LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2 dịng với mỗi dịng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án.
Hình 0.17 LCD 1602
Thơng số kỹ thuật
Điện áp hoạt động là 5 V.
Kích thước: 80 x 36 x 12.5
Chữ đen, nền xanh lá
Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với Breadboard.
Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi dây điện.
Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng để sử dụng ít điện năng hơn.
Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật
Kết nối LCD
Các chân cấp nguồn: Chân số 1 là chân nối mass (0V), chân thứ 2 là Vcc nối với nguồn +5V. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở.
Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh ghi. Chân RW dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân EN là chân cho phép dạng xung chốt.
Các chân dữ liệu D0 đến D7: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD
2.6.6 Bộ đếm CT6S-1P4
Hình 0.18 Bộ đếm Counter Autonics CT6S-1P4
Phương pháp hiển thị: 6 chữ số 4 chữ số
Phương thức hoạt động => Bộ đếm: Đếm xuôi, đếm ngược, đếm xuôi/ngược
Terminal :Terminal block
Hoạt động ngõ ra: tín hiệu ON Delay, nguồn ON Delay, FLICKER, INTERVAL, tín hiệu OFF Delay, ON-OFF Delay, INTEGRATION TIME
Nguồn cấp:100-240VAC~ 50/60Hz
Thời gian hoạt động: POWER ON START; SIGNAL ON START
Nguồn cấp bên ngoài: Max. 12VDC ±10%, 100mA
Phương pháp ngõ vào tín hiệu: Ngõ vào điện áp (PNP), Khơng có ngõ vào điện áp (NPN)
Tốc độ đếm tối đa: 1, 30, 1k, 5k, 10k [cps]
Độ rộng tín hiệu tối thiểu: 1ms/20ms
Bảo vệ bộ nhớ: Xấp xỉ 10 năm
Dải cài đặt: 0.001 giây đến 9.999 giây, 0.01 giây đến 99.99 giây, 0.1 giây đến 999.9 giây, 1 giây đến 9999 giây, 1 giây đến 99 phút 59 giây, 0.1 phút đến 999.9 phút, 1 phút đến 9999 phút, 1 phút đến 99 giờ 59 phút, 1 giờ đến 9999 giờ
Ngõ ra điều khiển_Loại: 1 bước preset
Ngõ ra điều khiển_Relay SPDT (1c): 1
Ngõ ra điều khiển_NPN mạch thu hở: 1
Cấu trúc bảo vệ: IP65 (bảng điều khiển phía trước)
Bộ đếm_Phạm vi đếm: -99999 đến 999999
Bộ đếm_Độ rộng tối thiểu của tín hiệu ngõ vào RESET: Tùy chọn 1ms/20ms
Bộ định thời_Độ rộng tín hiệu ngõ vào INA, INH, RESET: Tùy chọn 1ms/20ms
Môi trường_Nhiệt độ xung quanh: -10 đến 55℃, bảo quản: -25 đến 65℃
Môi trường_Độ ẩm xung quanh: 35 đến 85%RH, bảo quản : 35 đến 85%RH
Trọng lượng:Xấp xỉ 212g (Xấp xỉ 159g)
Sơ đồ kết nối:
2.6.7 Đèn DC 24V
Hình 0.20 Đèn DC 24V
Thơng số kỹ thuật
Điện áp: 24V.
Dòng điện tiêu thụ:<=20mA.
Màu sắc: Màu đỏ.
Đường kính: 22mm
2.7 Phần Mềm
2.7.1 Phần mềm Labview 2.7.1.1 Giới thiệu
Labview (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi cơng ty National Instruments. Labview cịn được biết đến như là một ngôn
ngữ
lập trình với khái niệm hồn tồn khác so với các ngơn ngữ lập trình truyền thống như ngôn ngữ C , Pascal .
Labview là một môi trường phát triển dựa trên ngơn ngữ lập trình đồ hoạ, thường được sử dụng cho mục đích đo lường, kiểm tra, đánh giá, xử lý, điều khiển các tham số của thiết bị.
Labview khác với các ngơn ngữ lập trình thơng thường ở các điểm cơ bản là: các ngơn ngữ lập trình khác thường dùng trên cơ chế dịng lệnh, trong khi đó LABVIEW dùng ngơn ngữ lập trình Graphical để tạo ra các chương trình ở dạng sơ đồ khối.
Hình 2.21 Biểu tượng Labview
2.7.1.2 Các thành phần chính của Labview a/ Front Panel
Front Panel là cửa sổ giao diện người dùng, được sử dụng bằng cách sử dụng những bộ điều khiển dữ liệu (Control) và dụng cụ hiển thị dữ liệu đã xử lý (Indicator)
Hình 2.22 Giao diện Front Panel
b/ Block Diagram
Hình 2.23 Giao diện Block Diagram
Block Diagram là cửa sổ chứa mã source đồ hoạ, được biết như là mã G hoặc mã Block Diagram, giúp cho VI chạy
Block Diagram sử dụng các biểu tượng hàm đồ hoạ để kết nối các khối điều khiển và khối hiển thị để thành chương trình phục vụ mục đích của người lập trình (các điều khiển và hiển thị trong Block Diagram tương ứng với các điều khiển và hiện thị trên front panel)
Trong Block Diagram gồm các thiết bị đầu cuối (Terminal), nút (Node) và các dây nối (wire)
Terminal: Là mã biểu tượng cho các điều khiển hay hiển thị trong Front Panel. Nó dùng để thay đổi dữ liệu giữa Front Panel và Block
Diagram. Khi ta nhập dữ liệu từ các điều khiển trong Front Panel nó sẽ được truyền đến thiết bị đầu cuối
Nodes: là các phần tử thực hiện chương trình trong Block Diagram gồm đầu vào và đầu ra. Chúng tương tự như các lệnh tốn tử, logic, hàm, và chương trình con trong các ngôn ngữ dạng text
Wires: là các dây nối dữ liệu giữa các node với các điều khiển và hiển thị để truyền dữ liệu. Mỗi màu dây qui định cho một kiểu dữ liệu riêng biệt
2.7.2 Phần mềm CCS 2.7.2.1 Giới thiệu
Sự ra đời của một loại vi điều khiển bắt buộc phải đi kèm với việc phát triển một phần mềm cho việc lập trình loại vi điều khiển đó. Vi điều khiển chỉ hiểu và làm việc với hai con số 0 và 1. Sau này khi kiến trúc của vi điều khiển ngày càng phức tạp, địi hỏi ra đời một ngơn ngữ mới thay thế. Điều này dẫn đến sự ra đời của ngôn ngữ C. Và một trong những cơng cụ lập trình C cho vi điều khiển PIC mạnh nhất chính là phần mềm CCS
2.7.2.2 Khái quát về CCS
CCS là trình biên dịch lập trình ngơn ngữ C cho vi điều khiển PIC của hãng Microchip. Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dịch riêng biệt cho 3 dịng PIC khác nhau đó là:
PCB cho dòng PIC 12-bit opcodes
PCM cho dòng PIC 14-bit opcodes
PCH cho dòng PIC 16 và 18 bit
Giống như nhiều trình biên dịch C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng trong các dự án. Tài liệu hướng dẫn sử dụng có rất nhiều nhằm phục vụ cho mục đích tham khảo.
Chương 3 Sơ Đồ Đấu Dây Và Sơ Đồ Khối
3.1 Sơ đồ đấu dây
3.2 Sơ đồ khối của hệ thống
3.3 Sơ đồ khối chi tiết3.3.1 Khối cơng suất 3.3.1 Khối cơng suất
Hình 3.3 Sơ đồ khối cơng suất
Chức năng: Nhận nguồn 24VDC từ khối nguồn, nhận tín hiệu xuất
xung PWM từ khối điều khiển, điều khiển động cơ hoạt động.
3.3.2 Khối nguồn
Chức năng: Nguồn 220V cung cấp cho đồng hồ Counter và nguồn tổ ong
24VDC. Từ nguồn 24V cung cấp cho khối công suất, bộ điều tốc, Encoder Mạch điều khiển nhận nguồn 5V thông qua Adapter
3.3.3 Khối điều khiển
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển
Chức năng: Khối điều khiển trung tâm nhận nguồn 5VDC từ nguồn
Adapter, đọc xung từ Encoder tính PID tốc độ, vị trí và nhận tín hiệu từ khối nút nhấn hoặc từ máy tính để cài đặt các giá trị để điều khiển động cơ đồng thời gửi các giá trị cài đặt, giá trị đọc về khối hiển thị và máy tính thơng qua truyền thơng UART
3.3.4 Khối hiển thị
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị
Chức năng: Nhận giá trị cài đặt, giá trị hiển thị từ khối điều khiển trung
tâm sau đó hiển thị lên
3.3.5 Khối nút nhấn
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn
Chức năng: Được cấp nguồn 5V từ khối nguồn, trả tín hiệu digital về
khối điều khiển dùng để điều khiển giá trị cài đặt. Có 4 nút nhấn có các chức năng sau:
Nút Tăng: khi nhấn nút giá trị cài đặt tăng dần theo từng đơn vị cài.
Nút Giảm: khi nhấn nút giá trị cài đặt giảm dần theo từng đơn vị cài.
Nút Chuyển: dùng để chuyển đổi giữa chế độ điều khiển tốc độ hoặc điều khiển vị trí.
3.3.6 Khối Encoder
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý khối Encoder
Chức năng: Được cấp nguồn 24V, khi động cơ hoạt động kéo Encoder
3.4 Bản vẽ mặt trên KIT thực tập
Hình 3.9 Bản vẽ mặt trên kit thực tập EncoderKích thước Kit cảm biến Encoder Kích thước Kit cảm biến Encoder
+ Dài: 42cm . + Rộng: 29.7cm .
+ Diện tích : 42 x 29.7 = 1247.4 cm2
Chương 4 Chương Trình Điều Khiển
4.1 Lưu đồ giải thuật chương trình chính
4.2 Lưu đồ giải thuật chương trình con ngắt ngồi đọc xung Encoder
Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật chương trình con ngắt ngồi đọc xung encoder
4.2 Lưu đồ giải thuật chương trình con ngắt Timer 1
0
4.3 Lưu đồ giải thuật chương trình nút nhấn chạy
4.4 Lưu đồ giải thuật chương trình nút nhấn chuyển
4.5 Lưu đồ giải thuật chương trình nút nhấn tăng
4.6 Lưu đồ giải thuật chương trình nút nhấn giảm
4.8 Lưu đồ giải thuật LCD tốc độ
Hình 4.9 Lưu đồ giải thuật LCD tốc độ
4.10 Lưu đồ giải thuật tính PID
Chương 5 Kết Luận Và Hướng Phát Triển
5.1 Kết quả đạt được
5.1.1 Kết quả thi cơng phần cứng
Hình 5.1 Mơ hình kit thực tập và hộp điều khiển
5.1.2 Kết quả
Sau khoảng thời gian thực hiện đồ án nhóm em đã có cơ hội vận dụng những kiến thức đã học qua những lần thực nghiệm trên mơ hình qua đó cũng giúp chúng em biết thêm nhiều kiến thức mới. Nhóm em đã đạt được những kết quả qua đồ án như:
Về lý thuyết
Tìm hiểu về cấu tạo, phương pháp điều khiển tốc độ, vị trí của động cơ điện một chiều.
Tìm hiểu bộ điều khiển PID và tìm bộ điều khiển cho động cơ điện một chiều.
Thiết kế mạch hỗ trợ giao tiếp thu thập vị trí và tốc độ sử dụng vi điều khiển PIC16F877A
Sử dụng bộ điền khiển PID rời rạc và sử dụng phương pháp dị PID thủ cơng thử sai.
Mơ hình thực nghiệm đạt được
Đáp ứng của hệ thống tương đối chính xác, cịn sai số nhỏ
Độ ổn định của hệ thống tương đối tốt.
Tốc độ đáp ứng nhanh.
5.1.3 Quá trình hoạt động
Cấp nguồn 220VAC vào mơ hình Kit, bậc cơng tắc khởi động thấy đèn công tắc sáng, đồng hồ hiển thị là Kit đã sẵn sàng hoạt động.
Kit thực tập được vận hành bởi 2 chế độ, chế độ điều khiển trên Kit và chế độ điều khiển bằng mạch điều khiển. Chuyển đổi giữa 2 chế độ vận hành bằng cách sử dụng công tắc gạt 3 trạng thái, miêu tả chi tiết như sau:
Công tắc gạt ở trạng thái giữa: cách ly nguồn với động cơ, có thể cài đặt giá trị bộ đếm CT6S.
Cơng tắc gạt ở trạng thái trái:
Kết nối Encoder với bộ đếm và kết nối ngõ Output của bộ đếm từ các ngõ ra được thiết kế dạng chân cắm trên mặt Kit.
Điều chỉnh biến trở để cấp điện áp vào động cơ.
Động cơ quay kéo theo Encoder quay, Encoder suất xung về bộ đếm.
Cài đặt thơng số bộ đếm để hiển thị vị trí của động cơ và xuất ngõ ra làm đèn sáng.
Công tắc gạt ở trạng thái phải: Kết nối các ngõ ra của mạch điều khiển vào Kit
Trên mạch điều khiển
Hoạt động chủ yếu dựa vào 4 nút nhấn:
Nhấn nút Start/Stop để bắt đầu hoạt động hoặc dừng.
Sử dụng nút tăng giảm để cài đặt tốc độ/ vị trí cần đọc.
Nhấn nút chuyển để chuyển sang chế độ đọc vị trí/ tốc độ.
Trên máy tính
Trên giao diện Labview gồm có 3 nút nhấn : Start/Stop , Send, Mode, 2 bảng đồ thị hiển thị tốc độ và vị trí hiện tại. Và các thanh hiển thị giá trị cài và giá trị hiện tại.
5.2 Ưu và nhược điểm 5.2.1 Ưu điểm 5.2.1 Ưu điểm
Mơ hình hồn thiện gọn gàng
Thao tác điều khiển dễ dàng phục vụ cho học tập và nghiên cứu.
5.2.2 Nhược điểm
Do thời gian có hạn nên mơ hình cịn nhiều hạn chế. Mơ hình chạy tương đối ổn định, những thơng số tính tốn PID vẫn chưa thực sự tốt vẫn cịn sai số. Đơi khi hệ thống hoạt động vẫn còn chút sai số nhỏ.
5.3 Hướng phát triển
Với nhu cầu phát triển của Khoa học kỹ thuật ngày nay để có thể đáp ứng nhu cầu điều khiển thực tế trong cơng nghiệp thì đề tài này cịn phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển thêm.
Sử dụng nhiều thuật tốn tính tốn PID nâng cao có độ chính xác cao giùp điều khiển động cơ 1 cách tối ưu hơn.
Phát triển thêm có thể giám sát khơng dây trên điện thoại hoặc giám sát ở khoảng cách xa.
PHỤ LỤC Tài liệu tham khảo
[1] Th.S Cù Minh Phước, “Giáo trình Ngơn Ngữ Lập Trình”, Trường CĐKT Cao Thắng, 2018
[2] TS. Đặng Đắc Chi – Th.S Cù Minh Phước, “Giáo trình Vi Xử Lý PIC16F877A”, Trường CĐKT Cao Thắng, tháng 9/2018
[3] Đặng Đắc Chi – Nguyễn Văn Tính – Võ Ngọc Thi – Nguyễn Thủy Đăng Thanh, “Lý thuyết điều khiển tự động”, Trường CĐKT Cao Thắng, tháng 8/2017
[4] Hướng dẫn sử dụng Encoder, https://codienhaiau.com/wp-
content/uploads/2021/02/Huong-dan-su-dung-Encoder-Autonics-E40- Series.pdf
[5] https://congnghedoluong.com/2020/05/27/Encoder-la-gi/
[6] https://daihoaphu.vn/san-pham/ct6s1p2-bo-dem-counter-autonics
73
ST
T Tên vật tư- thiết bị
Số
lượng Đơn giá Tổng
1 Mơ hình Kit thực tập 1 200,000 VNĐ 200,000 VNĐ 2 Mặt Kit 1 400,000 VNĐ 400,000 VNĐ 3 Encoder Autonics E40S6 1 1,400,000 VNĐ 1,400,000 VNĐ 4 Đồng hồ đếm xung CT6S-1P4 1 900,000 VNĐ 900,000 VNĐ
5 Động cơ điện 1 chiều 1
160,000 VNĐ 160,000 VNĐ 6 Mạch điều tốc 1 115,000 VNĐ 115,000 VNĐ 7 Module L298 1 45,000 VNĐ 45,000 VNĐ 8 Mạch điều khiển 2 150,000 VNĐ 150,000 VNĐ 9 PL2303 1 30,000 VNĐ 30,000 VNĐ 10 PIC16F877A 1 85,000 VNĐ 85,000 VNĐ 11 Linh kiện khác 600,000 VNĐ 12 Hộp đựng mạch 1 100,000 VNĐ 100,000 VNĐ
Chương trình điều khiển #include <16f877a.h> #fuses HS,NOWDT,NOLVP,NOBROWNOUT,NOPROTECT,NOPUT,N ODEBUG #USE DELAY(CLOCK=20M) #use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7)
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_D3 #define LCD_RS_PIN PIN_D1 #define LCD_RW_PIN PIN_D2 #define LCD_DATA4 PIN_D4 #define LCD_DATA5 PIN_D5 #define LCD_DATA6 PIN_D6 #define LCD_DATA7 PIN_D7
#include <lcd.c>
signed int32 vitriht,datht,dat,duty; signed int32 vitri,tocdo;
int1 tt,tt_ss,chuyen; float e,e1,e2,A0,A1,A2,kp,kd,ki,output,lastout,T; char data_1; int16 gt,gt1,gt2;