Lập trình điều khiển công suất AC

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

Trang 1

BÀI 8:

LẬP TRÌNH ðIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT AC



Bài thực hành nhằm giúp sinh viên:

- Nắm nguyên tắc cấu tạo và hoạt ñộng của bộ ñiều khiển công suất AC dùng

TRIAC (Triod AC Semiconductor Switch);

- Hiểu và viết ñược chương trình hợp ngữ ñiều khiển thời gian ñóng ngắt TRIAC

Có nhiều phương pháp ñể ñiều khiển công suất AC Bài thực hành này sẽ giới thiệu phương pháp thông dụng nhất là sử dụng TRIAC

II.1 Sơ lược Triac

Triac có thể ñược coi như một SCR (Thyristor – Silicon Controlled Rectifier) lưỡng

hướng vì có thể dẫn ñiện theo hai chiều Cấu tạo và mô hình tương ñương của Triac ñược vẽ trong Hình 1

Hình 1: Cấu trúc và mô hình tương ñương của Triac

Trang 2

Hình 1 cho thấy, có thể xem Triac tương ñương với 2 SCR mắc song song: 1 dẫn ñiện theo chiều từ trên xuống dưới, và 1 dẫn ñiện theo chiều ngược lại; nên Triac có thể dẫn ñiện cả 2 chiều Hình vẽ cũng cho thấy có 2 phương pháp kích Triac là kích bằng dòng dương và kích bằng dòng âm

ñộ lớn khác nhau Dòng kích càng lớn thì ñiện thế phân cực ñể Triac chuyển sang trạng thái dẫn càng nhỏ

Hình 2: ðặc tuyến VI của Triac

Thực tế có 4 phương pháp kích Triac như mô tả trong Hình 3 Trong ñó, cách 1 và cách 3 nhạy hơn cách 2 và 4 nên thường ñược sử dụng hơn

Hình 3: Các phương pháp kích khởi Triac

Do có khả năng dẫn ñiện cả 2 chiều nên Triac thích hợp sử dụng trong mạng ñiện xoay chiều hơn SCR Hình 4 là một ví dụ ứng dụng của Triac ñể ñiều khiển công suất

AC bằng phương pháp ñiều chỉnh góc dẫn

Trang 3

Hình 4: Một ứng dụng của

Hình 4 cho thấy, bằng cách thay ñổi ñiện trở kích, ta thay ñổi ñược dòng kích làm thay ñổi góc dẫn của Triac Do ñó, ta có thể ñiều khiển ñược công suất của dòng ñiện chạy qua tải

Trong thực tế, phương pháp ñiều khiển thường thấy là ñiều khiển thời gian ñóng ngắt của Triac ðiều khiển thời gian ñóng ngắt thì thiết thực và ñơn giãn hơn ñiều khiển góc dẫn (do ñiều khiển góc dẫn cần có sự hổ trợ thêm của phần cứng)

Việc kết hợp giữa 2 phương pháp trên sẽ cho ra các kiểu ñiền khiển ña dạng hơn Tuy nhiên, bài thực hành này chỉ giới hạn ở mức ñộ cơ bản là ñiều khiển thời gian ñóng ngắt của Triac

II.2 Phân tích mạch thực hành:

Sơ ñồ nguyên lý mạch thực hành, ñiều khiển công suất dùng Triac, ñược mô tả trong Hình 6 Trong mạch thực hành gồm 4 Triac BTA-10-400C ñược mắc sẵn ra 4 ñầu nối ñể kết nối với tải khi thực hành Ý nghĩa các thông số của Triac BTA-10-400C

có thể ñược suy ra từ Hình 5

Hình 5: Ý nghĩa các thông số của Triac

Thông thường, nguồn sử dụng bên mạch Triac có ñiện áp rất cao (ví dụ như ñiện nhà là 220V AC) Việc kết nối trực tiếp các tín hiệu ñiều khiển vào mạch Triac dễ gây

hư hỏng IC hoặc cháy mạch khiển Trong thực tế, người ta thường sử dụng các bộ

ghép quang (Opto) ñể cách ly về mặt ñiện giữa 2 bộ phận này

Opto sử dụng trong mạch thực hành là MOC-3042 như mô tả trong Hình 6 Ở ñầu vào mỗi Opto có trang bị 1 led, khi led sáng cho biết Opto ñang dẫn và kích Triac dẫn

Trang 4

ðể ñiều khiển Triac, ta chỉ cần lập trình ñiều khiển 4 bits P0, P1, P2 và P3 Với thiết

kế mạch như Hình 6 thì ñể Triac dẫn, ta lập trình cho bit ñiều khiển Pi = 0; ñể Triac ngưng dẫn thì lập trình cho Pi = 1

Hình 6: Sơ ñồ nguyên lý mạch ñiều khiển công suất dùng Triac

ðiện thế sử dụng trong bài thực hành là 220V AC Sinh viên phải tuyệt ñối cẩn thận

trong thao tác

Thiết bị thực hành:

- Bộ thí nghiệm ET-LAB3A MCS51 (board thí nghiệm, bộ nguồn và 3 dây bus

ñể kết nối các port của vi ñiều khiển với các mạch ñiều khiển motor;

- Một máy tính ñể soạn chương trình, biên dịch và nạp chương trình xuống board thí nghiệm;

- Dây kết nối với máy tính;

- Dây nguồn AC và 4 bóng ñèn dây tóc ñể kết nối với mạch công suất Triac

Chuẩn bị thực hành:

Px.0

Px.1

Px.2

Px.3

P0

P2

P1 P3

Trang 5

- Dùng dây bus kết nối một port bất kỳ của vi ñiều khiển vào mạch công suất Ở ñây ta sử dụng Port0 của vi ñiều khiển (có thể chọn Port1, Port2, Port3)

- Gắn 4 bóng ñèn và dây nguồn vào mạch công suất (sinh viên chỉ mô phỏng

trên Led ñơn ngõ vào ñiều khiển Opto – không gắn với phần ñiều khiển công suất)

III.1 ð iều khiển ñóng ngắt:

Thực hành: Viết chương trình ñiều khiển sao cho tất cả Triac cứ dẫn 0.5s thì tắt 0.5s Thực hiện:ðể ñóng ngắt Triac, ta lập trình ñiều khiển các bits P0, P1, P2 và P3 Chú ý

là khi các bits P0, P1, P2 và P3 bằng 0 thì Triac tương ứng sẽ dẫn; ngược lại thì Triac ngưng dẫn

Sinh viên soạn thảo trên máy tính ñoạn chương trình như bên dưới rồi biên dịch và nạp xuống board thí nghiệm:

;ñể dành 30H bytes ñầu

CALL DELAY250 CALL DELAY250

DELAY250:

<sinh viên tự viết chương trình delay 0.25s>

END

Yêu cầu: Sinh viên cho chạy ñoạn chương trình trên và thực hiện các yêu cầu sau:

a) Quan sát qui luật sáng tắt của các led và các bóng ñèn dây tóc ñể hiểu nguyên tắc ñiều khiển Triac

b) Sửa lại ñoạn chương trình trên ñể ñiều khiển 4 Triac sao cho 2 Triac dẫn và 2

Triac ngưng luân phiên mỗi 1s? (Gợi ý: sửa dữ liệu out ra Port 0 và tăng thêm

số lần gọi chương trình delay)

c) Sửa lại chương trình ñể ñiều khiển 4 Triac on/off ñể tạo ra các hiệu ứng có thể

có dùng trong ñiều khiển ñèn quảng cáo công suất trung bình

d) Sửa chương trình ñiều khiển các Triac tạo các hiệu ứng bằng cách dùng các

Trang 6

e) Viết chương trình khi ấn SW1 thì Triac sẽ dẫn tăng dần Khi ấn SW2 thi Triac

sẽ tắt dần

III.2 ð iều khiển chớp tắt rượt ñuổi:

Thực hành: Viết chương trình ñiều khiển sao cho các Triac lần lượt dẫn từ Triac 1 ñến

Triac 4 rồi lặp lại quá trình Mỗi Triac dẫn 0.5s

Thực hiện: Sinh viên soạn thảo trên máy tính ñoạn chương trình như bên dưới rồi biên

dịch và nạp xuống board thí nghiệm:

CALL DELAY250 CALL DELAY250

DELAY250:

<sinh viên tự viết chương trình delay 0.25s>

END

a) Quan sát qui luật sáng tắt của các led, các bóng ñèn ñể hiểu nguyên tắc thời gian rảnh của Triac

b) Sửa lại chương trình ñể các Triac lần lượt dẫn ñiện theo thứ tự ngược lại với

thời gian dẫn của mỗi Triac là 1s? (Gợi ý: sửa lại thứ tự dữ liệu out ra Port 0 rồi

tăng thời gian dẫn lên 1s)

c) Sửa lại ñoạn chương trình sao cho các Triac lần lượt ngưng dẫn từ Triac 1 ñến Triac 4 rồi lặp lại Mỗi Triac ngưng dẫn trong thời gian 0.5s?

Trang 7

d) Sửa ñoạn chương trình trên sao cho số lượng các Triac dẫn tăng dần từ 1 ñến 4 rồi quay về 0 và lặp lại?

e) Sửa lại chương trình ñiều khiển các Triac dẫn theo bảng sau:

III.3 ð iều khiển công suất:

Thực hành: Dựa vào các chương trình con sẵn có, hãy viết

chương trình ñiều khiển sao cho 4 bóng ñèn kết nối với

Triac chỉ sáng bằng ¼ ñộ sáng thông thường

Thực hiện: ðể ñiều chỉnh ñộ sáng, ta ñiều chỉnh thời gian

ñóng của Triac Sinh viên soạn thảo trên máy tính ñoạn

chương trình như bên dưới rồi biên dịch và nạp xuống

board thí nghiệm:

CALL DELAY5 CALL DELAY5 CALL DELAY5

DELAY5:

<sinh viên tự viết chương trình delay 5ms>

END

a) Quan sát và so sánh ñộ sáng của bóng ñèn so với các trường hợp trước

b) Sửa lại chương trình ñể các bóng ñèn sáng bằng ½ mức bình thường (Gợi ý:

thay ñổi thời gian sáng bằng thời gian tắt)

c) Sửa lại chương trình ñể các bóng ñèn sáng bằng ¾ mức bình thường (Gợi ý:

thay ñổi thời gian sáng bằng 3 lần thời gian dừng)

Px.0 Px.1 Px.2 Px.3

0 1 1 1

0 0 1 1

0 0 0 1

0 0 0 0

1 1 1 1

0 0 0 0

1 1 1 1

0 0 0 0

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	161,55 KB