Trong mỗi phần tử máy ựều cần phải có một ựơn vị xử lý trung tâm, là hạt nhân giúp ựiều khiển các phần tử máy chắnh xác, linh hoạt và cũng giúp các phần tử máy giao tiếp với bên ngoài.
Trong quá trình làm module chúng tôi ựã quan sát và nhận ựịnh: để thiết kế hệ thống các mô hình máy ựược nhanh chóng, chắnh xác và ổn ựịnh, cần phải thiết kế chế tạo ra một ựơn vị sử lý trung tâm làm nhiệm vụ ựiều khiển toàn bộ các bộ phận của mỗi máy mô hình.
Việc này có ý nghĩa rất quan trọng, thay vì thiết kế chế tạo từng bộ phận
ựiều khiển trung tâm cho từng máy, vừa mất thời gian, tốn công sức và phải làm nhiều việc. Tôi chú trọng vào một thiết bị có khả năng ứng dụng cao, có thểứng dụng linh hoạt cho các máy mô hình trong hệ thống MiniCIM, còn có thể là bộựiều khiển trung tâm cho các máy mô hình khác ngoài MiniCIM, và còn có thể ứng dụng trong rất nhiều thiết bị trong thực tế. Yêu cầu của module ựiều khiển trung tâm này là:
Hoạt ựộng ổn ựịnh
Có ựủ số lượng ựầu vào ra
Có khả năng hỗ trợ giao tiếp với bên ngoài
Có khả năng mở rộng
đóng vỏ dễ dàng, dễ sử dụng và thao tác.
Trên thị trường có rất nhiều thiết bị cho phép ựiều khiển khả trình. điển hình là thiết bị PLC do rất nhiều hãng khác nhau sản xuất. Nhưng những thiết bị này thường có giá rất ựắt, và muốn làm việc ựiều khiển các module khác nhau cần phải ựi kèm với các module do các hãng sản xuất, các module này có giá rất cao.
Chắnh vì vậy việc thiết kế chế tạo ra module ựiều khiển trung tâm còn là vấn ựề tiết kiệm chi phắ rất nhiều trong thiết kế chế tạo mô hình MINI CIM.
Trong module ựiều khiển trung tâm cần phải thiết kế những module nhỏ
khác ựểựảm báo tắnh năng ựộng của thiết bị. Các ựó là:
Thiết kế Module nhận tắn hiệu vào
Thiết kế Module ựưa tắn hiệu ra
Thiết kế Module nhận tắn hiệu từ encoder
Thiết kế Module truyền thông RS485
Thiết kế Module truyền thông SPI
để thiết kế module ựiều khiển trung tâm cần phải chọn một công cụ sử lý trung tâm. Cụ thể trong mô hình này chọn họ vi ựiều khiển AVR của Atmel sản xuất. đây là loại vi ựiều khiển tốt và công cụ hỗ trợ vi ựiều khiển bán phổ
biến trên thị trường Việt Nam, nên sử dụng vi ựiều khiển AVR là một lựa chọn hợp lý. Có thể xem thêm về họ vi ựiều khiển AVR tại phụ lục 6.1.
Việc thiết kế module ựiều khiển trung tâm phải ựảm bảo ựược tắnh ổn
ựịnh là ựiều quan trọng nhất.
Thực tế cho thấy có nhiều nguyên nhân gây mất ổn ựịnh cho hệ thống
ựiều khiển, nhưng thường là 4 nguyên nhân chắnh sau ựây:
Ớ Nguồn không ổn ựịnh
Ớ Môi trường ựiện từ thường do các cuộn dây và các ựộng cơ công suất lớn gây ra.
Ớ Các chân tắn hiệu vào Ờ ra bị các xung ựiện công suất lớn ngoài khả
năng chịu ựựng của chắp
Ớ Chất lượng vi ựiều khiển không tốt.
đối với 4 nguyên nhân trên thì có thể thấy ựược 3 nguyên nhân ựầu có thể khắc phục bằng kỹ thuật thiết kế mạch. Nguyên nhân thứ 4 là do nhà sản xuất, phụ thuộc vào chất lượng sản xuất của nhà máy (người thiết kế không thể khắc phục ựược).
Ớ Xử lý nguyên nhân 1: Thiết kế nguồn thận trọng. ựề tài ựã xử lý lọc nguồn ựầu vào, bằng cách dùng tụựể tránh biến thiên áp, và cuộn cảm ựể
tránh biến thiên dòng ựể giúp cho nguồn ựầu vào bớt bị phụ thuộc vào nguồn bên ngoài.
Vin C7 104 L2 CHOKE U1 LM7805C/TO220 IN 1 OUT 3 R1 10R 3W C5 47uF/25V_SMD C6 1000uF/24V VCC
Hình 3.11: Phần nguồn module ựiều khiển
Như mạch hình 3.11 thấy ựược: Linh kiện LM8705 có nhiệm vụ làm ổn áp cho hệ thống. Tuy nhiên chỉ trong giới hạn ựiện áp biến thiên cho phép. Nếu gặp trường hợp giới hạn ựiện áp vào biến thiên quá nhiều thì ựiện áp ựầu ra cũng không ựảm bảo ổn ựịnh. Nhất là ựiện áp vào biến thiên ngoài khoảng sử lý của linh kiện (theo nhà sản xuất là Vin = 7ọ24V). Chắnh vì vậy bố trắ thêm ựiện trở R1 có giá trị 10Ωựể gánh bớt tải cho linh kiện 7805 và tụ C5 ựể ổn ựịnh ựiện áp ựầu vào.
Tụ C6 và C7 cùng cuộn cảm L2 ựể lọc ựiện áp ựầu ra cho mạch.
Ớ Xử lý nguyên nhân 2: Có thể ựược sử lý bằng cách thiết kế một tấm sắt ựậy và tấm sắt ựó ựược nối với âm của nguồn ựiều khiển. Với cách làm này thì tấm sắt giống như lồng faraday, giúp cho vi ựiều khiển cách ly ựược với từ trường bên ngoài.
Ớ Xử lý nguyên nhân 3: Các tắn hiệu từ chân vi ựiều khiển ra thường mang công suất yếu và ựiện áp thấp. Chắnh vì vậy môi trường bên ngoài cũng như các tắn hiệu không mong muốn rất dễ tác ựộng vào. để khắc phục nhược ựiểm trên, nhà thiết kế phải xử lý bằng cách ly tắn hiệu vào vi ựiều khiển.