BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Đề tài THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH GIÁM SÁT ĐỘNG CƠ DC.pdf

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIẸN TỬ  BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Đề tài THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH GIÁM SÁT ĐỘNG CƠ DC SVTH TRƯƠNG KIM QUỐC BẢO LÊ NGUYỄN ĐĂNG KHOA NGUYỄN MINH TỚI NHÓM LỚP[.]

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CƠ ĐIỆN ĐIẸN TỬ



BÁO CÁO MÔN HỌC

VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO

Đề tài:

THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH

GIÁM SÁT ĐỘNG CƠ DC

SVTH: TRƯƠNG KIM QUỐC BẢO

LÊ NGUYỄN ĐĂNG KHOA NGUYỄN MINH TỚI

NHÓM:

LỚP: 19DC111 GVHD: T.S NGÔ KIM LONG

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 3

1.1 Lý do chọn đề tài 3

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Kết quả đạt được 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch 4

2.2 Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 4

2.3 Bộ động cơ DC giảm tốc và encoder 2 pha AB 6

2.4 Driver motor L298N: 8

2.5 Phần mềm lập trình điều khiển Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 9

2.6 Phần mềm thiết kế mạch 9

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ MẠCH 11

3.1 Sơ đồ kết nối các module với nhau 11

3.2 Lưu đồ giải thuật 15

3.3 Viết chương trình 16

CHƯƠNG 4 THI CÔNG VÀ THỬ NGHIỆM 17

4.1 Sản phẩm hoàn thiện 17

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 18

5.1 Kết quả đạt được 18

5.2 Định hướng phát triển 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Trong những thập niên gầu dây công nghiệp hoá hiện đại hoá trên thế giới ngay càng pháttriển mạnh mẽ Ở nước ta hiện nay , việc lập trình ghép nối máy tính sự dụng vi điều khiến đã và đang là công cụ được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tư động hoá Nó phát triển nhanh chóng đã mang lại những thay đổi to lớn trong công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày Việc tạo ra công nghệ truyền thông không dày đã tiết kiệm được rất nhiều về mặt kinh tế vì tốn rất it dậy dân , việc lắp đặt cũng trở nên con nhẹ hơn dể dàng hơn Động cơ một chiêu được sử dụng từ lâu trong các hệ truyền động có điều khiển tốc

độ yêu cầu dải điều chính lớn độ ổn định tốc độ cao và các hệ thường xuyên hoạt động ở chế độ khởi động , hàm và đảo chiêu Một số ứng dụng quan trọng của động cơ 1 chiếu như truyển động cho xe điện , máy công cụ máy nàng vận chuyển , máy cán máy

nghiên Từ các vấn đề trên nhóm đồ án chúng em dã chọn đề tài “ Điều khiển và giám sát động cơ DC ” Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn đến nay chúng em đã hoàn thành được đề tài này Tuy nhiên để có được sản phẩm có tính ổn định cao , đảm bảo về chất lượng là tương đối khó khăn Vì tầm hiểu biết của nhóm thực hiện vẫn còn hạn chế nên để tài khó tránh khỏi những thiếu sót , những khuyết điểm không mong muốn Nhóm đồ án

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế thi công mạch giám sát động cơ DC qua web server

1.3 Phạm vi nghiên cứu

 Module Mạch Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua - driver CP2102: nắmđược cấu trúc phần cứng, lập trình phần mềm và ứng dụng vào mô hình thực tế

 Bộ động cơ DC giảm tốc và Encoder 2 pha AB

 Module điều khiển động cơ L298N

 Phần mềm lập trình Micropython, upyCraft_V1.1.exe

1.4 Kết quả đạt được

Thiết kế thi mạch giám sát qua web server đã chạy như mong muốn mình đưa ra đạtđúng yêu cầu đề tài

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi ta cấp nguồn cho mạch, module ESP8266 sẽ hoạt động và hiển thị trạng tháilên web server Khi động cơ được kích hoạt động thì encoder sẽ bắt đầu đọc các giá trịnhư tốc độ, chiều quay của động cơ và gửi về cho Esp8266 Khi ESP8266 nhận được tínhiệu từ encoder thì sẽ hiển thị các thông số đó lên web server Và ta có thể điều khiểnđược động cơ quay thuận, nghịch hoặc dừng động cơ trên web server

2.2 Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102

Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua là kit phát triển dựa trên nền chipWifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trìnhbiên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trìnhcác ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản Được dùng cho các ứng dụng cần kếtnối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đếnIoT

Hình 2.2 Module thu phát Wifi ESP8266

Các thành phần và chức năng của những bộ phận trên Module thu phát WifiESP8266:

 Các chẩn giao tiếp và các thông tin khác: SDIO 2.0, SPI, UART

 Hỗ trợ: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

 Tích hợp công tắc TR, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và mạng kết hợp

 Tích hợp bộ xử lý RISC, bộ nhớ trên chip và các giao diện bộ nhớ ngoài

 Tích hợp bộ xử lý MAC / băng tần cơ sở

 Tích hợp TCP/IP protocol stack

 CPU 32-bit công suất thấp tích hợp có thể được sử dụng làm bộ xử lý ứng dụng

2.3 Bộ động cơ DC giảm tốc và encoder 2 pha AB

Động cơ DC giảm tốc V1 1 trục 1:48 là động cơ có chất lượng và giá thành vừaphải cùng với khả năng dễ lắp ráp của nó đem đến chi phí tiết kiệm và sự tiện dụng chongười sử dụng

Hình 2.3 Bộ động cơ DC giảm tốc Các thông số kỹ thuật của động cơ:

Hình 2.3 Bộ Encoder 2 pha AB

Các thông số kỹ thuật của bộ mã hóa (encoder):

Bộ mã hóa pha AB: Bộ mã hóa vuông góc 90 °, có thể đo tốc độ và hướng, kết nốivới xung giao tiếp bộ mã hóa STM32 có thể được tăng gấp bốn lần

Cảm biến Bộ mã hóa Hall tăng dần pha AB

Số dòng mã hóa 13 dòng (động cơ quay một vòng)

2.4 Driver motor L298N:

Module L298 có thể điều khiển 2 động cơ DC hoặc 1 động cơ bước, có 4 lỗ nằm ở 4góc thuận tiện cho người sử dụng cố định vị trí của module Có gắn tản nhiệt chống nóngcho IC, giúp IC có thể điều khiển với dòng đỉnh đạt 2A IC L298 là một IC tích hợpnguyên khối gồm 2 mạch cầu H bên trong Với điện áp làm tăng công suất nhỏ như động

cơ DC loại vừa…

Hình 2.4 Driver motor L298N

Các thông số kỹ thuật:

Tóm tắt qua chức năng các chân của L298:

- 4 chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với các chân 5, 7, 10, 12của L298 Đây là các chân nhận tín hiệu điều khiển

- 4 chân OUTUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với các chân INPUT)được nối với các chân 2, 3,13,14 của L298 Các chân này sẽ được nối với động cơ

- Hai chân ENA và ENB dùng để điều khiển mạch cầu H trong L298 Nếu ở mứclogic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, nếu ở mức logic “0” thìmạch cầu H không hoạt động

Cách điều khiển chiều quay với L298:

- Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào

- Khi ENA = 1:

INT1 = 1; INT2 = 0: Động cơ quay thuận

INT1 = 0; INT2 = 1: Động cơ quay nghịch

INT1 = INT2: Động cơ dùng ngay tức thì

Với ENB cũng tương tự với INT3, INT4

2.5 Phần mềm lập trình điều khiển Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102

Sau quá trình tìm hiểu thì nhóm chúng em lựa chọn phần mềm upyCraft_V1.1.execủa Micropython để kết nối với Module thu phát Wifi ESP8266 để giao tiếp cũng như lậptrình cho mạch hoạt động

Hình 2.5 Phần mềm upyCraft_V1.1.exe

2.6 Phần mềm thiết kế mạch

Sau quá trình tìm hiểu thì nhóm chúng em lựa chọn phần mềm mô phỏng AltiumDesigner để thiết kế cho mạch

Hình 2.6 Phần mềm Altium Designer

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ MẠCH 3.1 Sơ đồ kết nối các module với nhau

Sau đây là các hình ảnh phần kết nối của các module với nhau dựa trên phần mềm

mô phỏng Altium Designer

Hình 3.1 Sơ đồ kết nối

Hình 3.2 Sơ đồ chân kết nối PCB Altium Designer

3.2 Lưu đồ giải thuật

Sau khi tìm hiểu thì nhóm em lựa chọn quyết định dựa trên phần mềm draw.io đểviết lưu đồ cho đề tài nhóm và sau đây là lưu đồ thuật toán nhóm làm

Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật

3.3 Viết chương trình

CHƯƠNG 4 THI CÔNG VÀ THỬ NGHIỆM 4.1 Sản phẩm hoàn thiện

Hình 4.1 Sản phẩm hoàn thiện thực tế

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 5.1 Kết quả đạt được

 Thiết kế thi mạch giám sát động cơ DC qua web server hiển thị thông tin từ xathông qua Smartphone

 Tìm hiểu thêm được về web server và cách giao tiếp

 Nâng cao khả năng làm việc nhóm

 Củng cố và học hỏi nhiều kiến thức

5.2 Định hướng phát triển

 Chế tạo, thi công và cải tiến mạch để đưa vào ứng dụng trong việc giám sát nhiềuđộng cơ cùng lúc hoặc nhiều loại động cơ khác nhau

 Chế tạo và cải tiến áp dụng vào đời sống

 Mở rộng hơn có thể giám sát các thiết bị cần kiểm soát về chiều quay và tốc độ

TÀI LIỆU THAM KHẢO