ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 3 Lời nói đầu Việc vận chuyển, xếp hàng hóa là một công việc quan trọng và không thể thiếu trong nhiều lỉnh vực sản xuất.. Với sự phát triển của kho

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

  

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD : Nguyễn Thành Luân Ký tên :

Trang 2

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 2

Mục lục

Lời nói đầu 3

1 Tổng quan 4

2 Thiết kế mô hình 5

3 Thiết kế mạch điện 7

3.1 Vấn đề cần giải quyết 7

3.2 Mạch nguồn 24VDC+5VDC 7

3.3 Mạch công suất 9

3.4 Mạch điều khiển 10

4 Mô phỏng bằng MATLAB và lưu đồ giải thuật 13

4.1 Sơ đồ động .13

4.2 Mô phỏng bằng Matlab 13

4.3 Lưu đồ giải thuật 14

5 Kiểm nghiệm kết quả và khắc phục sai số 15

Phụ lục Mô phỏng bằng Protues 17

Chương trình điều khiển và thư viện 18

Tài liệu tham khảo 28

Trang 3

Lời nói đầu

Việc vận chuyển, xếp hàng hóa là một công việc quan trọng và không thể thiếu trong nhiều lỉnh vực sản xuất Để giảm bớt sức lao động nặng nhọc,tăng năng suất lao động, an toàn, giảm bớt được chi phí sản xuât, tăng lợi nhuận cho nên người ta đã nghĩ

ra nhiều loại máy móc, thiết bị nâng chuyển Các thiết bị này rất đa dạng, nhưng nhìn chung có cùng một mục đích là vận chuyển nhanh, an toàn, tiết kiệm Một trong những thiết bị mà người ta thường sử dụng đó là hệ thống băng tải Nhờ vào những ưu điểm

và những đặc tính tiện lợi nên băng tải là một phần không thể thiếu của một nhà máy

Trước đây hệ thống băng tải thuần túy chỉ là hệ thống cơ khí từ động cơ qua bộ giảm tốc để được vận tốc mong muốn Như vậy muốn thay đổi nhiều tốc độ khác nhau rất là khó khăn Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng hệ thống máy tính và các thiết bị bán dẫn vào hệ thống cơ khí để điều khiển cho hệ thống cơ khí ngày càng linh hoạt hơn ngày càng được sử dụng nhiều Trong đồ án này nhóm em sẽ trình bày thiết kế và thực hiện khiển bẳng tốc độ động cơ DC vận tốc băng tải theo mong muốn với sai số thỏa mãn yêu cầu

Trước khi đến với môn học, chung em chỉ có được những kiến thức rời rạc về cơ, điện, và điều khiển và vẫn chưa liên kết tất cả các kiến thức đó thành một, môn học này đã giúp chúng ta tôi luyện thêm những kĩ năng vốn có và vận dụng một cách có hệ thống những kiến thức, lý thuyết đã được các thầy cô chỉ dạy trong ba năm qua

Sau khi hoàn thành đề tài được giao, ta sẽ có một cái nhìn cơ bản và tổng quan hơn về điều khiển, về Cơ điển tử Và vì thế có thể nói môn học này là một môn học cưc kì hữu ích, vừa đúc kết lại những gì đã biết, vừa làm tiền đề cho những gì chưa biết

Vì thế, em xin chân thành cảm ơn nhà trường đã đưa môn học này vào chương trình giảng dạy, cám ơn các thầy cô đã chỉ bảo em trong suốt thời gian qua và đặc biệt

là thầy Nguyễn Thành Luân đã hướng dẫn chúng em trong môn học này Do trình độ còn hạn chế nên chúng không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện, kính mong thầy cô thông cảm, chúng em sẽ cố gắng học tập, rèn luyện để hoàn thiện mình hơn

Sinh viên thực hiện

TĂNG MÃ MINH ĐÀO CÔNG THUẬN

Trang 4

CHƯƠNG 1 : Tổng quan

Ứng dụng băng tải trong nhà máy :

Có thể ứng dụng hệ thống băng tải này trong hệ thống sản xuất như : trong

hệ thống đóng chai nước giải khát, hệ thống có thể thay đổi vận tốc thì có thể tạo

ra nhưng loại chai với thể tích khác nhau rất dễ dàng Tương tự cho việc đóng gói các loại sản phẩm có dạng bột

Có thể lắp ghép nhiều hệ thống băng tải với vận tốc khác nhau trong một hệ thống để thực hiện những yêu cầu khác nhau của hệ thống sản xuất và đương nhiên việc thay đổi vận tốc dễ dàng bằng việc nhập vận tốc thông qua một máy tính

Ngoài ra còn dung trong các hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao vì vận tốc được kiểm soát và nằm trong sai số cho phép nào đó

Hình 1.1- Băng tải đang làm việc

Hình 1.2- Băng tải vận chuyển từ thấp lên cao

Trang 5

CHƯƠNG 2 : Thiết kế mô hình

Hình 2.1- Mô hình vẽ bằng phần mềm Solidwork

Hình 2.2- Mô hình hoàn chỉnh

Trang 6

Thiết kế rulô :

Hình 2.3- Rulô trước

Hình 2.4- Rulô trước vẽ bằng solidwork

Hình 2.5- Rulô sau

Trang 7

Hình 2.6- Rulô sau vẽ bằng solidwork

CHƯƠNG 3 : Thiết kế mạch điện

3.1 Vấn đề cần giải quyết :

Điều khiển vận tốc băng tải bằng cách điều khiển động cơ DC-24v Động cơ sử dụng là động cơ 24v, tốc độ 4200-4500 vòng/phút, có gắn hộp giảm tốc với tỉ số truyền là 30

Encoder 300 xung/vòng dùng để đo vận tốc băng tải

Giải quyết vấn đề:

Để động cơ hoạt động, ta phải có nguồn 24v Ta thiết kế thêm phần 5v để cấp cho

vi điều khiển khi cần

3.2 Mạch nguồn 24v_5v được thiết kế như sau :

Hình 3.1- Mạch nguồn 24v

Vì IC ổn áp LM7824 chịu dòng tối đa là 0,5A nên là khuyến đại dòng bằng

Transistor B688, điện trở R1 đóng vai trò tạo chêch áp chân E và chân B Điện trở R1 được tính như sau :

Tại thời điểm B688 không dẫn, thì dòng trên LM7824 :

Trang 8

Iin=Iout vậy để B688 dẫn khi dòng nhỏ hơn 0,5A thì

Trang 9

ta sử dụng 2 con MOSFET lọai P phía trên (IRF9540), 2 con MOSFET loại N phía dưới( IRF540)

Các điện trở R1, R2, R3, R4 đóng vai trò là điện trở kéo lên và kéo xuống

Ta tách li mạch điện bằng 4 OPTO (TLP521)

Hình 3.5- Mạch cầu H

Trang 10

Bảng logic mạch cầu H điều khiển động cơ :

Trang 11

Hình 3.8- Khối xuất PWM

Giao tiếp máy tính bằng phướng thức giao tiếp nối tiếp bất động bộ (UART- Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

Hình 3.9- Khối giao tiếp với máy tính

Gắn thêm 3 biến trở để tinh chỉnh 3 thông số của bộ điều khiển PID

Trang 12

Hình 3.10- Mạch nguyên lý của mạch điều khiển

Hình 3.11- Mạch điều khiển

Trang 13

CHƯƠNG 4 : Mô phỏng bằng MATLAB và lưu đồ giải thuật

4.1 Sơ đồ động :

Trong đó :

(1) Động cơ điện và hộp giảm tốc

(2) Khớp nối trục, băng tải

Trang 14

4.3 Lưu đồ giải thuật :

Quay nghịch

Bắt đầu

Thiết lập timer0, timer1, timer2, PWM, ADC, UART, LCD

Kết thúc

Trang 15

CHƯƠNG 5 : Thực nghiệm và kết luận

Kết quả thực nghiệm :

Gửi giá trị từ máy tính và thông kế kết quả bằng đo thời gian cho băng tải chạy trong

10 vòng/lần đo Chiều dài băng tải là 450mm, từ đó ta tính được vận tốc

Vận tốc trung bình (mm/s)

Sai số (%)

Nguyên nhân sai số :

Do các bản mạch làm thủ công nên độ chính xác không cao

Việc lắp ghép mô hình không chính xác

Do nhễu tính hiệu điện

Cách khắc phục :

Sử dụng hàm nội suy tuyến tính :

x là vận tốc mong muốn, y là vận tốc trung bình

y = a.x+b

Phương pháp bình phương cực tiểu, ta tìm đc a = 1,058055844, b = 0,1702597403

Trang 16

Kết quả kiểm nghiệm sau khi sử dụng hàm nội suy tuyến tính :

Vận tốc trung bình (mm/s)

Sai số (%)

Trang 17

Phụ lục

Mạch điện mô phỏng bằng protues

Trang 18

Layout mạch công suất

Layout mạch nguồn

Trang 19

Layout mạch điều khiển

Chương trình cho vi điều khiển viết bằng hi-tech C :

Trang 20

unsigned char *ptr, n, i, enc, ADC1value, ADC2value, ADC3value, flag;

char Re[6], buf[30],scr[16], func[1], num[4], delim[5] = ", ";

float tocdoht, vtb, e_p, e_i, e_d, e_temp, Kp, Ki, Kd, PID;

unsigned int PWM, tocdomm;

e_p = tocdomm - tocdoht;

e_i = e_p + e_temp;

e_d = e_p - e_temp;

Trang 21

if ( RCIE & RCIF )

{

if (n==0) {

strcpy( Re, "" );

} Re[n]=RCREG;

LCD_PutCmd ( CLEAR_DISP ); // clear screen

LCD_SetPosition ( LINE_2 + 2 ); // set line and offset on line

LCD_PutStr( "Minh & Thuan" );

while(1)

{

CalVantoc();

if(flag==1) {

strcpy( func, "" );

Trang 22

{ P1M1 = 0;

{ P1M1 = 1;

setPWM(0);

WriteUART_str("input wrong \r"); }

sprintf( buf, "[%5.2f,%5.2f,%5.2f,%5.2f]\r", Kp, Ki, Kd, tocdoht ); sprintf( scr, "%5.2f ", vtb ); //string format

Trang 23

void WriteUART( unsigned char data );

void WriteUART_str( unsigned char data[] );

void cfgADC(void);

int getADC(unsigned char x);

void cfgPWM1( void );

void cfgext_int( void );

void setPWM( unsigned int value );

void cfgTimer0( void )

{

T0IE = 1; //disable/enable interrupt

T0IF = 0; //Timer 0 interrupt flag

GIE = 1; //Global interrupt enable

RBPU = 1; //PORT B pull-up enable, 0 is enable

T0CS = 0; //transition on T0CKI pin

// T0SE = 1; //increment on high to low transition on T0CKI pin

PSA = 0; //Prescale is assigned to timer 0

TMR1IE = 0; //enable interrupt timer 1

TMR1IF = 0; //reset interrupt flag

TMR1H = 0;

TMR1L = 0;

TMR1ON = 1; //enable timer 1

Trang 24

CREN = 1; //enable receice

TXEN = 1; //enable transmit

SPEN = 1; //set I/O port for RX-TX

BRGH = 1; //high baud rate select bit

Trang 25

unsigned char temp;

Trang 26

int swap ( unsigned char cX);

void LCD_Init( void );

void LCD_SetPosition ( unsigned int cX );

void LCD_PutChar ( unsigned int cX ); //Put char tai day

void LCD_PutCmd ( unsigned int cX );

void LCD_PulseEnable ( void );

void LCD_SetData ( unsigned int cX );

void LCD_PutStr ( unsigned char data[]);//Put string tai day, put char la treo may nha

int swap ( unsigned char cX)

{

unsigned char temp;

Trang 27

LCD_SetData ( 0x02 ); /* return home */

LCD_PulseEnable(); /* send dual nibbles hereafter, MSN first */

LCD_PutCmd ( 0x28 ); /* function set (all lines, 5x7 characters) */

LCD_PutCmd ( 0x0C ); /* display ON, cursor off, no blink */

LCD_PutCmd ( 0x01 ); /* clear display */

LCD_PutCmd ( 0x06 ); /* entry mode set, increment & scroll left */

Trang 28

void LCD_PutCmd ( unsigned int cX )

} }

Tài liệu tham khảo

[1] Diễn đàn điện tử Việt Nam- www.dientuvietnam.com

[2] Diễn đàn picvietnam- www.picvietnam.com

[3] Lý thuyết Điều Khiển Tự Động – tác giả : Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng

[4] Datasheet PIC16F887

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	2,86 MB