Thiết kế và chế tạo bộ khởi động mềm cho dộng cơ AC

Trong đời sống hằngngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứngdụng như: quạt gió, máy bơm, động cơ trong tủ lạnh, máy quay đĩa...Tóm lại với sựphát tr

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: LƯƠNG MINH NHỰT

Lớp : 50CKCD

Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử

Đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ khởi động mềm cho động cơ AC

Số trang Số chương :04

Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02 đĩa CD, 01 bộ điều khiển

NHẬN XÉT

Kết luận

Nha Trang, ngày tháng năm 2012

Cán bộ hướng dẫn ( ký và ghi rõ họ tên )

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI

Họ và tên sinh : LƯƠNG MINH NHỰT

Lớp : 50CKCD

Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử

Đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ khởi động mềm cho động cơ AC

Số trang Số chương :04

Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02 đĩa CD, 01 bộ điều khiển

NHẬN XÉTCỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Kết luận

Nha Trang, ngày tháng năm 2012

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

( Ký ghi rõ họ tên )

_

Nha Trang, ngày tháng năm 2012

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

( Ký ghi rõ họ tên )

Điểm phản biện

Bằng số Bằng chữ

Điểm chung

Bằng số Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ Điện Tử là một ngành học mới ở nước ta, nhưng nó ngày càng khẳng định được vai trò trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay và sự phát triển của đất nước trong tương lai Đây là nghành có sự hội tụ và đúc kết của

ba chuyên nghành là cơ khí, tin học và điện tử mà sản phẩm cuối cùng của nó là một hệ thống tự động hóa góp phần giải phóng sức lao động của con người.

Đối với sinh viên Cơ Điện Tử để làm quen được với các hệ thống máy móc, công nghệ bên ngoài thì quá trình học lý thuyết đi kèm với thực tế là hết sức cần

thiết Đề tài tốt nghiệp với nội dung “ Thiết kế và chế tạo bộ khởi động mềm cho

dộng cơ AC” , đã cho em những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng bổ ích qua quá

trình vận dụng kiến thức được học tập từ nhà trường vào thực tiễn.

Sau một thời gian tập trung thiết kế, chế tạo, được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Trần Văn Hùng, và các Thầy trong bộ môn Cơ Điện Tử - Khoa Cơ Khí,

em đã hoàn thành đề tài trong thời gian đặt ra.

Em xin chân thành cảm ơn quí thầy đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.

Vì kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài còn một số nhược điểm, kính mong quý Thầy tận tình giúp đỡ, bổ sung để đề tài của em được hoàn thiện hơn và bước đầu có những ứng dụng vào hoạt động thực tiễn.

Nha Trang, tháng 06/2012 Sinh Viên

LƯƠNG MINH NHỰT

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về động cơ điện không đồng bộ một pha

1.1.1 Đại cương về động cơ không đồng bộ một pha

Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta đã chế tạođược những động cơ không động bộ một pha Stato của loại động cơ này gồm haicuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối vớimạng điện thông qua một tụ điện Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện tronghai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay

Động cơ không đồng bộ có nhiều ưu điểm như : kết cấu đơn giản, làm việcchắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, có khả năng làm việc trong môi trường độchại hoặc nơi có khả năng cháy nổ cao.Vì những ưu điểm này nên động cơ khôngđồng bộ được sử dụng rồng rãi trong nền kinh tế quốc dân Trong đời sống hằngngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứngdụng như: quạt gió, máy bơm, động cơ trong tủ lạnh, máy quay đĩa Tóm lại với sựphát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động

cơ điện xoay chiều 1 pha ngày càng rộng rãi

Hình 1.1: Động cơ điện không đồng bộ 1 pha

1.1.2 Cấu tạo

Gồm 2 bộ phận chính là stator và roto Ngoài ra còn có khe hở không khí:

a.Roto: Có 2 loại chính là roto lồng sóc và roto kiểu dây quấn.

Hình 1.2: Roto giây quấn Hình 1.3: Roto lồng sóc

+Roto dây quấn: bao gồm lõi thép, dây quấn và trục máy

Lõi thép: gồm các lá kỹ thuật điện giống stator, các lá thép này lấy từphần ruột bên trong khi dập lá thép stator.Mặt ngoài có xẻ rãnh đặt dây quấn roto, ởgiữa có lỗ để gắn với trục máy

Dây quấn: được đặt trong lõi thép roto, có dây quấn giống dây quấnstator.Trong máy điện công suất trung bình trở lên, dây quấn roto thường là kiểudây quấn sóng hai lớp vì bớt được đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên roto được chặtchẽ.Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp

Trục máy: được gắn với lõi thép roto và làm bằng thép tốt

+Roto lồng sóc: kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator.Trongmỗi rãnh của lõi sắt roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt

và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm

b.Stator: Phần tĩnh gồm: lõi sắt, dây quấn, vỏ máy.

+Vỏ máy: có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạchdẫn từ, được làm bằng gang hoặc thép tấm hàn lại

+Lõi sắt: là phần dẫn từ, vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên đểgiảm tổn hao, lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện ghép lại

+Dây quấn: dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cáchđiện với lõi sắt

c.Khe hở không khí:Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong máy điện

không đồng bộ rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới cóthể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn

1.1.3 Nguyên lý làm việc

Nếu chỉ có 1 cuộn dây nối vào 1 pha sẽ có từ trường xoay chiều như sau:

Hình1.4:Từ trường của 1 cuộn dây

Xét từ trường do dòng điện hình sin i= I msinωt chạy trong dây quấn statorcủa động cơ không đồng bộ một pha chỉ có dây quấn một pha:

Dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường xoaychiều, đường sức từ trường được xác định theo quy tắc vặn nút chai.Xét tại các thời điểm:

đường sức từ có chiều từ trên xuống dưới BT vàBN cùng phương cùngchiều độ lớn:

, dòng điện vẫn dương, cảm ứng từ B vẫn có chiều như cũ

nhưng độ lớn bé hơn, BT và BN lệch nhau một góc α.

, i<0, cảm ứng từ B đổi chiều, hướng ngược từ dưới lên trên,

BT và BN lệch nhau góc α như trường hợp t2

-Tại t5 = 4

3T

, i = -Im , cảm ứng từ B đạt cực đại với chiều từ dưới lên trên

-Tai t6 = T, i=0 , B=0

Vậy từ trường do dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn một pha sinh ra

là từ trường đập mạch, có thể phân tích thành 2 từ trường quay có biên độ bằng 2

1

biên độ từ trường cực đại và quay ngược chiều nhau với cùng một vận tốc góc

Hai từ trường quay ngược chiều BT và BN sẽ tạo ra 2 momen điện từ

MT và M N ngược chiều nhau, tác dụng lên trục roto của động cơ Momen

Trong thực tế, không thể khởi động động cơ không đồng bộ 1 pha bằng cáchquay trục roto mà phải dùng bộ phận khởi động, chúng ta sẽ phân tích sau đây.

1.1.4.Các loại động cơ không đồng bộ 1 pha

a.Split-phase Motor (Động cơ chia pha)

Khi có 2 cuộn dây đặt lệch nhau 900 sẽ tạo ra từ trường quay giống nhau

Hình 1.5:Từ trường của 2 cuộn dây

Để tạo ra sự lệch pha về dòng điện chúng ta dùng 2 cuộn dây có các đặc tính về điện khác nhau và nối chúng song song với nhau.

-Một cuộn (A) có điện trở thấp và điện cảm cao Cuộn còn lại (B) có điện trởcao và điện cảm thấp

Hình 1.6:Sơ đồ cấu tạo

-Tuy nhiên, giữa hai cuộn có góc pha = 300 Nó làm cho từ trường quay yếuhơn và momen khởi động thấp

Hình 1.7: Đồ thị kết quả

Ngay khi động cơ chạy, tốc độ của roto sẽ gia tăng theo tác động của từtrường quay Lúc này không cần sử dụng hai cuộn dây nữa, cuộn (B) có thể đượcngắt ra khỏi nguồn nhờ khóa ly tâm

Hai cuộn dây được gọi là cuộn “Chạy“ - nối liên tục với nguồn, cuộn “Khởiđộng“- được ngắt ra khi động cơ đạt khoảng 75% tốc độ định mức

Hình 1.8:Sơ đồ cấu tạo động cơ có ly tâm chuyển mạch

Hình 1.9: Đồ thị momen khởi động

b.Capacitor Start Motor (Tụ khởi động động cơ)

-Để tăng momen khởi động người ta thường dùng 1 tụ điện mắc nối tiếp vớicuộn dây khởi động nhằm tăng góc pha giữa các cuộn dây gần đến 900

Hình 1.10:Sơ đồ cấu tạo động cơ và đồ thị khi mắc thêm tụ diện

Hình 1.11: Đồ thị momen khởi động khi có thêm tụ

+Tụ chạy: được nối vào cuộn khởi động để giảm dòng khởi động động

cơ Thường dùng cho các động cơ khởi động nhiều lần

Hình 1.12: Sơ đồ động cơ dùng tụ chạy

-Một số động cơ sử dụng 2 cuộn dây giống nhau:

Hình 1.13: Sơ đồ động cơ dùng hai cuộn dây giống nhau

+Khi chạy theo chiều “Thuận“, cuộn A là cuộn chính (chạy), cuộn B là cuộnphụ (khởi động)

+Khi chạy theo chiều “Ngược“, cuộn B là cuộn chính (chạy), cuộn A là cuộnphụ (khởi động)

-Động cơ kiểu này dễ dàng đảo chiều quay nhưng do hai cuộn dây giốngnhau nên hiệu quả khởi động không cao, thường dùng cho các động cơ công suất nhỏ

c.Động cơ dùng vòng ngắn mạch

Hình 1.14 : Động cơ dùng vòng ngắn mạch

-Với các động cơ không đồng bộ 1 pha công suất bé từ vài oát đến hàng trămoát, khi khởi động thường không mang tải hoặc tải rất nhỏ, thì được chế tạo theo

kiểu vòng ngắn mạch Trên các cực lồi của stato nguời ta xẻ rãnh và đặt một vòngđồng kín mạch ôm lấy 1/3 cực từ, vòng ngắn mạch đóng vai trò như một dây quấn phụ.

Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn dây để khởi động động cơ, dòng xoaychiều chạy trong dây quấn sẽ sinh ra trên các cực từ thông.Từ thông chia thành hai phần

Từ trường quay trong động cơ không đồng bộ 1 pha dùng vòng ngắn mạch

có dạng elip Để giảm mức độ elip người ta chế tạo khe hở giữa phần mặt cực statornằm ngoài vòng ngắn mạch với roto lớn hơn khe hở giữa chúng ở phía trong vòngngắn mạch

Động cơ 1 pha dùng vòng ngắn mạch có cấu tạo đơn giản nên giá thành thấpnhưng momen khởi động nhỏ, hệ số công suất thấp, hiệu suất thấp và khả năng quátải kém, nên chỉ dùng khi động cơ có công suất bé

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài

Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã có nhiều ứng dụng rất lớn trong cuộcsống cũng như trong công nghiệp hiện nay Và đã đem đến cho chúng ta vô sốthành quả to lớn như các ứng dụng điều khiển các thiết bị điện, động cơ điện nhưquạt và máy bơm Tuy nhiên, các động cơ có công suất lớn trong lúc khởi độngtrực tiếp vào lưới điện sẽ gây ra hiện tượng sụt áp.Vì vậy bộ khởi động mềm giúptăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ mộtgiá trị xác định tới giá trị định mức

Dưới đây là một số bộ khởi động mềm có mặt trên thị trường:

- Alista 48 : Là 1 giải pháp lý tưởng cho một hệ thống máy yêu cầu khả năng

điều khiển hoàn hảo cho quá trình khởi động và hãm, đặc biệt cho máy bơm vàquạt Đặc tính tổng quát:

+Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ

+Bảo vệ quá tải và non tải cho động cơ với ngưỡng thời gian có thể điều chỉnh

Hình 1.15: Khởi động mềm Alista 48

+Cài đặt ngầm các thông số hoặc người dùng cũng có thể tự cài đặt thông sốqua màn hình tích hợp hoặc bằng phần mềm

+Tích hợp hình thức giao tiếp mạng kiểu Modbus

- Danfoss MCD 500: Là thế hệ sản phẩm mới và hiện đại nhất với đầy đủ

tính năng phù hợp cho các loại động cơ ở các dãy công suất Kiểm soát tăng tốcthích ứng tự động sử dụng hồ sơ cá nhân Điều khiển tăng tốc thích nghi,khởi độngmềm so sánh và thích ứng với quá trình hồ sơ cá nhân được lựa chọn phù hợp vớiứng dụng

+Có modul cho phép điều khiển từ xa và giám sát hoạt động của động cơ.+Tích hợp các giao thức truyền thông.

+Tự động thiết lập lại cho các tình huống lỗi

- PSR 3: Khởi động mềm với khoảng điều chỉnh Start ram : 1 10s, Stop ram:

0 20s Có thể thực hiện 10 lần khởi động/giờ và 20 lần/giờ nếu có quạt làm mát.Đặc tính tổng quát:

+Dòng định mức :3,9 -45A

+Công suất động cơ: 1 pha 0,75kW-11kW

+Điện áp cấp: 24V DC hoặc 100-240VAC

độ tải) vì khi động cơ được đóng trực tiếp vào lưới điện thì dòng khởi động của

nghiêm trọng hơn có thể dẫn đến cháy nổ gây nguy hiểm cho con người Do vậy bộkhởi động mềm có chức năng giúp hạn chế những nguy hiểm đó, giúp tạo cảm giácyên tâm trong lúc vận hành thiết bị.

1.4 Mục Tiêu

Thiết kế và chế tạo thành công bộ khởi động mềm giúp khởi động cho động

cơ AC 1 pha nhằm mục đích tránh hiện tượng sụt áp ở lưới điện trong lúc vận hànhđộng cơ

1.5 Đối Tượng Và Phạm Vi Nghiên Cứu

Bộ khởi động mềm điều khiển khởi động cho động cơ AC 1 pha, có roto dâyquấn không cổ góp, bằng phương pháp điều khiển điện áp đầu vào cho động cơ

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP VÀ

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp nghiên cứu

Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống

Trong đề tài này người thực hiện đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp tham khảo tài liệu : bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp

2.2 Yêu cầu của hệ thống

So với máy điện DC, việc điều khiển xoay chiều gặp rất nhiều khó khăn bởi

vì các thông số của máy điện xoay chiều là các thông số biến đổi theo thời gian,cũng như bản chất phức tạp và mặt cấu trúc máy điện xoay chiều so với máy điện 1chiều Khi một động cơ được khởi động, dù nó là động cơ một chiều hay xoay chiều

sẽ sử dụng một dòng điện lớn cung cấp một momen quay đủ lớn để có thể thắngđược momen cản của động cơ lúc đầu Do đó việc điều chỉnh dòng khởi động phảiđảm bảo các yêu cầu sau:

-Momen khởi động phải đủ lớn để động cơ có thể hoạt động

-Dòng khởi động càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác-Thời gian khởi động cần nhanh để máy có thể làm việc được ngay

Khối hiển thị

Khối tạo xung đồng

bộ

Khối phím nhấn

2.3.1.1 Mắc nối tiếp với tải một điện trở phụ

Khi điện trở roto thay đổi, đặc tính M=f(s) cũng thay đổi Ghép thêm điện trởphụ vào mạch roto thích hợp ta sẽ được Mmở máy = Mmax Sau khi động cơ đã quay,

để duy trì momen nhất định trong quá trình mở máy, ta cắt dần điện trở phụ ở mạchroto Kết thúc quá trình mở máy, toàn bộ điện trở phụ được cắt ra, động cơ tăng tốcđến điểm làm việc

Hình 2.2:Sơ đồ cấu tạo và dặc tính momen khi thêm điện trở phụ

2.3.1.2 Ưu điểm

+ Thích hợp với động cơ điện roto dây quấn

+ Tổn thất công suất trên điện trở phụ lắp vào roto.

2.3.2 Phương án 2

2.3.2.1 Điều khiển áp bằng biến áp tự ngẫu

Hình 2.3: Hạ áp bằng biến áp tự ngẫu

Sau khi mở máy xong thì cắt máy biến áp tự ngẫu

Gọi tỉ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu là k (k<1) thì:

-Điện áp đầu cực động cơ : U’= k U

-Dòng điện mở máy : I’ = k.I

-Momen mở máy : M’= k2.M

Nếu gọi dòng điện lấy từ lưới vào là I (dòng điện sơ cấp bên biến áp tự ngẫu)thì dòng điện :

I = k.I’= k2.INhư vậy ta thấy dòng điện mở máy lấy từ lưới điện giảm hơn k2 lần

2.3.2.2 Ưu điểm

+Dòng điện mở máy có thể điều chỉnh được cho phù hợp với yêu cầu.

+Có thể dùng cho động cơ hạ áp và cao áp

2.3.2.3 Nhược điểm

+Momen mở máy giảm.

+Phải đầu tư thêm một máy biến áp tự ngẫu làm tăng giá thành.

2.3.3 Phương án 3

2.3.3.1 Điều khiển bằng bán dẫn

Dùng mạch điện tử có Triac để điều chỉnh tốc độ Người ta chế tạo các mạchđiều khiển (dùng triac) để thay đổi điện áp đặt vào động cơ, từ đó thay đổi tốc độquay vô cấp cho động cơ

Hình 2.4:Sơ đồ điều khiển áp thông qua góc mở Triac 2.3.3.2 Ưu điểm

+Khởi động động cơ dễ dàng bằng cách điều khiển góc mở α lớn để hạn chếdòng mở máy

+Áp dụng cho tất cả các loại động cơ ở các cấp điện áp khác nhau

+Giá thành không cao và kích thước mạch nhỏ gọn

+Điện áp ra gần như là điện áp mong muốn

2.3.3.3 Nhược điểm

+Phụ thuộc vào chất lượng của Triac

2.4 Cơ sở lý thuyết điều khiển pha áp xoay chiều

Điều khiển pha là phương pháp thay đổi điện áp ra trong hệ thống có nguồnhình sin bằng cách sử dụng xung kích cổng các Thyristor có cùng tần số nhưng góclệch pha thay đổi so với hình sin lưới Như vậy Thyristor dẫn một phần chu kì lưới,điểm bắt đầu dẫn của Thyristor sẽ thay đổi theo góc điều khiển, nhưng Thyristor chỉtrở về trạng thái khóa khi dòng điện về 0

Hình 2.5 : Sơ đồ và dạng áp ra của điều khiển pha tải thuần trở

Thông số căn bản của điều khiển pha là góc điều khiển pha α - còn gọi làgóc thông chậm (angle of retand, delayed angle), được tính từ vị trí tương ứng với

α = 0 gọi là góc chuyển mạch tự nhiên hay không có điều khiển Góc chuyển mạch

tự nhiên này là điểm Thyristor bắt đầu dẫn điện khi ta cung cấp dòng cực cổng liêntục và tải là thuần trở, tương ứng với trường hợp thay thế Thyristor bằng Diod Cóthể dễ dàng thấy là khi α = 0, áp ra sẽ cực đại.

Thông số khác của sơ đồ điều khiển là bề rộng xung kích Thyrictor phải đảmbảo phạm vi thay đổi góc điều khiển pha rộng nhất, từ giá trị áp ra tối thiểu (thườngbằng 0) tương ứng α =α MAX đến tối đa α = 0 (hệ thống không điều khiển).

 Khảo sát sơ đồ 1 pha:

Tải điện trở: (Hình 2.5)

Gọi áp nguồn υ = V 2sinωt (với V, ω : trị số hiệu dụng và tần số góc ápnguồn)

+ Tại ωt=0, đóng nguồn T không dẫn nên dòng tải i0= 0

⇒ áp ra υ0 = 0, áp trên Triac υT = υ - υ0 = υ >0 Thyristor phân cực thuận.+ Tại ω =t α , có dòng kích iG và υT >0 ⇒ T dẫn điện, ta có:

υT = 0 , υ0 = υ ⇒ i0 =υ /R có dạng hình sin như điện áp.

+ Tại ω =t π , υ0 = 0, i0 = 0 ⇒ T tắt.

Trong bán kì âm, dạng áp dòng được lập lại, nhưng với giá trị ngược lại

- Trị hiệu dụng áp trên tải:

π V t d t

2

sin2

Kiểm tra lại: khi α= 0, áp ra bằng áp nguồn VOR =V Vì dòng có cùng dạngvới áp ( tải thuần trở), trị hiệu dụng dòng qua tải:

R V

2.5.1.2.Giới thiệu về họ vi điều khiển AVR

AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới, với những tính năng rấtmạnh được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC, AVR mạnh

 Hầu hết các lệnh đều thực hiện trong một chu kỳ xung nhịp.

 Hoạt động với chu kỳ xung nhịp cao, có thể lên đến 20 MHz tuỳ thuộctừng loại chip cụ thể

 Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu được tích hợp ngay trên chip

 Khả năng lập trình được trong hệ thống, có thể lập trình được ngay khiđang được cấp nguồn trên bản mạch không cần phải nhấc chip ra khỏi bản mạch

 Hỗ trợ cho việc lập trình bằng ngôn ngữ bậc cao – ngôn ngữ C

• Các đặc tính:

 Hiệu năng cao, tiêu thụ năng lượng ít

 Kiến trúc RISC

 131 lệnh mạnh, hầu hết các lênh thực hiện trong một chu kỳ

 32 Thanh ghi 8-bit đa năng

 Tốc độc thực hiện lên tới 20 triệu lệnh trong 1 giây với tần số 20MHz

 Có 2 bộ nhân, mỗi bộ thực hiện trong thời gian 2 chu kỳ

 Các bộ nhớ chương trình và dữ liệu cố định

 8 Kb bộ nhớ flash có khả năng tự lập trình trong hệ thống

 Có thể thực hiện được 10.000 lần ghi/xoá

 Vùng mã Boot tuỳ chọn với những bit khoá độc lập

 Lập trình trên trong hệ thống bởi chương trình on-chip Boot

 Thao tác đọc trong khi nghi thực sự

 512 bytes EEFROM

Có thể thực hiện 100.000 lần ghi /xoá

 1Kb SRAM bên trong

 Lập trình Khoá an ninh phần mềm

 Ghép nối ngoại vi

 2 bộ định thời/ bộ đếm 8 bit với các chế độ tỷ lệ định trước và chế độ so sánh

 1 bộ định thời/ bộ đếm 16 bit với các chế độ tỷ lệ định trước riêng biệt,chế độ so sánh và chế độ bắt giữ

 Bộ thời gian thực với bộ tạo dao động riêng biệt

 6 kênh PWM

 6 kênh, ADC 10 bit

 Giao điện nối tiếp 2 dây hướng tới byte

 Bộ truyền tin nối tiếp USART khả trình

 Giao diện SPI chủ / tớ

 Watchdog Timer khả trình với bộ tạo dao động bên trong riêng biệt

 Máy so mẫu tương tự bên trong

 Ngắt và đánh thức theo sự thay đổi của các chân

• Các loại vi điều khiển:

• Giới thiệu vi điều khiển Atmega16:

Hình 2.6: Sơ đồ chân ATmega16

Atmega16 có đầy đủ tính năng của họ AVR, có giá thành so với các loạikhác thì vừa phải, rất thích hợp để sử dụng khi nghiên cứu và làm các công việc ứngdụng tới vi điều khiển

a Tính năng

- Bộ nhớ 16K(flash), 512 byte (EEPROM), 1 K (SRAM)

- Đóng vỏ 40 chân , trong đó có 32 chân vào ra dữ liệu chia làm 4 PORTA,B,C,D Các chân này đều có chế độ pull_up resistors

- Giao tiếp SPI - Giao diện I2C - Có 8 kênh ADC 10 bit

- 1 bộ so sánh analog - 4 kênh PWM

- 2 bộ Timer/Counter 8 bit, 1 bộ Timer/Counter 16 bit.

- 1 bộ định thời Watchdog

- 1 bộ truyền nhận UART lập trình được

b Mô tả các chân:

- Vcc và GND: Cấp nguồn cho vi điều khiển hoạt động

- Reset: chân reset cứng khởi động lại mọi hoạt động của hệ thống

- XTAL1, XTAL2: Tạo bộ dao động ngoài cho vi điều khiển, các chân này

được nối với thạch anh (hay sử dụng loại 8M, 11.0592M hoặc 12M), tụ gốm (22p, 28p…).

- Vref: Thường nối lên 5V (Vcc), khi sử dụng bộ ADC thì chân này được sửdụng làm điện thế so sánh, khi đó phải cấp cho nó điện áp cố định

Hình 2.7: Cách nối chân V RF

Chân Avcc: Thường được nối lên Vcc nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chân nàyđược nối qua 1 cuộn cảm lên Vcc với mục đích ổn định điện áp cho bộ biến đổi

Hình 2.8: Atemega16 2.5.1.2 LM7805

Đây là loại linh kiện được sử dụng rất phổ biến trong các mạch nguồn để tạo

ra điện áp cố định 5V DC từ các mức điện áp cao hơn

Hình 2.9: Sơ đồ chân của LM7805

2.5.1.3 Transistor lưỡng cực (Bipolar Transistor)

Transitor được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn tiếp xúc nhau Nó được sử dụngtrong mạch điện tử với vai trò như là một khóa điện tử hay là linh kiện khuyếch đại

Transitor lưỡng cực: gồm 2 loại PNP (thuận: A, B) và NPN (ngược: C, D)

Có 3 cực là B(Bazơ), C(Colectơ), E(Emitơ) Trong đó cực điều khiển là cực B

Hình 2.10: Cấu tạo và hoạt động

Hình 2.11: Đặc tính Volt-Ampe

Hình 2.12: Quá trình quá độ của Transistor

Transistor có ứng dụng rất rộng rãi, thường được dùng để khuếch đại tín hiệuAnalog, chuyển trạng thái của mạch Digital, sử dụng làm các công tắc điện tử, làmcác bộ tạo dao động…

Trong giới hạn của đề tài, Transistor phân cực ngược C1815 được sử dụng

để làm công tắc điện tử để kích mở Relay

Hình 2.13 : Sơ đồ chân của C1815 2.5.1.4 Nối quang(Moc 3020)

Moc 3020 là linh kiện có tính chất và nguyên lý hoạt động giống với cácTriac thông thường Tuy nhiên, Moc 3020 có cực G được kích bằng tín hiệu mộtchiều Khi kích 1 chiều đủ lớn sẽ làm cho Led hồng ngoại bên trong dẫn phát đếnTriac bên trong làm cho Triac dẫn, cho phép dòng xoay chiều đi qua nó

Moc 3020 có các đặc tính :

 Áp trên 2 đầu Led lớn nhất 1,5V , thường là 1,15V

 Dòng kích cho Led 10mA

 Có thể giao tiếp với vi điều khiển để tương thích với điện áp 115/240VTuy nhiên công suất của Moc 3020 quá nhỏ, không đủ làm nhiệm vụ đóng

Hình 2.14: Sơ đồ chân của Moc 3020 2.5.1.5 Relay

Hình 2.15: Cấu tạo và sơ đồ chân Relay trắng

Relay trung gian có tác dụng chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác.Khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây Relay (chân 7 và 8) thì Relay vẫn nằm

ở trạng thái ban đầu : chân 1 nối với chân 5, chân 2 nối với chân 6 Khi cuộn dây códòng điện chạy qua, chân 3 sẽ nối với chân 5 , chân 4 sẽ nối với chân 6.

2.5.1.6 LCD

Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị các dòngchữ hoặc số trong bảng mã ASCII Không giống các loại LCD lớn, Text LCD đượcchia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ có thể hiển thị một ký tự ASCII Cũng vì

lý do chỉ hiện thị được ký tự ASCII nên loại LCD này được gọi là Text LCD (đểphân biệt với Graphic LCD có thể hiển thị hình ảnh) Mỗi ô của Text LCD bao gồmcác “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thànhmột ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD, các mẫu ký tự được định nghĩa sẵn.Kích thước của Text LCD được định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng

và tổng số dòng mà LCD có Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thểhiển thị tối đa 16 ký tự Một số kích thước Text LCD thông thường gồm 16x1,16x2, 16x4, 20x2, 20x4vv…

Hình 2.16: LCD 2X16 2.5.1.7 ACS712

IC cảm biến dòng tuyến tính dựa vào hiệu ứng Hall, được tích hợp đầy đủvới chất dẫn dòng điện trở thấp và độ cách điện 2.1kV RMS

1 Đặc điểm và lợi ích:

- Băng thông 80kHz.

- Tổng lỗi ngỏ ra tại TA = 250C là 1.5%

- Điện trở dây dẫn trong 1.2mΩ

- Điện áp cách điện tối thiểu 2.1kV RMS từ chân 1-4 đến chân 5-8

áp tương ứng Thiết bị được tối ưu hóa một cách chính xác thông qua các tín hiệu từrất gần đến bộ biến đổi Hall

2.5.1.8 Triac BT138 (Triod AC Semiconductor Switch)

Thường được coi như hai SCR lưỡng hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều

Hình 2.18:Cấu tạo của Triac

Như vậy ta thấy Triac gần như gồm bởi một SCR PNPN dẫn điện theo chiều

từ trên xuống dưới, kích bởi dòng cổng dương và một SCR NPNP dẫn điện theochiều từ dưới lên trên kích bởi dòng cổng âm Hai cực còn lại là hai đầu cuối chính(main terminal)

Do đầu T2 dương hơn đầu T1, để Triac dẫn điện ta có thể kích dòng cổngdương và khi đầu T2 âm hơn T1 ta có thể kích dòng cổng âm

Các thông số của Triac:

 Điện áp phân cực thuận và nghịch

 Dòng điện cực đại

 Dòng giữ IH

 Áp cổng và dòng kích

 Tốc độ chuyển mạch

Hình 2.19 : Đặc tính Volt – Ampe của Triac

Hình 2.20: Triac BT138

Ứng dụng : Triac dùng để điều chỉnh công suất động cơ, kiểm soát vận

tốc động cơ AC