Cho đến nay, xu hướng hiện đại hoá, đa dạng hoá các thiết bị phục vụ sản xuất, sinh hoạt ngày càng phát triển mạnh mẽ, trong đó vi điều khiển đóng vai trò hết sức quan trọng, đặc biệt
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
ỨNG DỤNG VI ĐIỀU
KHIỂN VÀO THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN
Trang 2 Cho đến nay, xu hướng hiện đại hoá, đa dạng hoá các thiết
bị phục vụ sản xuất, sinh hoạt ngày càng phát triển mạnh mẽ, trong đó vi điều khiển đóng vai trò hết sức quan trọng, đặc biệt là ứng dụng vi điều khiển làm tăng tính thông minh, độ linh hoạt, tính mềm dẻo cho các thiết bị điện dân dụng Để đạt được mục đích đó em được giao đề tài: “Ưïng dụng vi điều khiển vào thiết
bị điện dân dụng.”
Thiết bị điện đựơc điều khiển trong đồ án này là quạt điện
Trong đề tài của em sẽ giải quyết được những vấn đề mà các loại quạt điện khác cho đến nay vẩn chưa thể đáp ứng được như: thay đổi sức gió theo hướng gió yêu cầu mà sức gió này
được cảm nhận ngay trên LED 7 đoạn bằng tốc độ của quạt, điều khiển tắt mở quạt từ xa
Trang 3NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI:
Trang 4 PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I Giới thiệu về quạt điện và các phương pháp điều k hiển tốc độ của quạt
II Tổng quan về hệ thống đo lường và điều khiển.
III Các loại cảm biến.
IV Vi điều khiển AT89C51.
V Các vi mạch sử dụng trong đồ án.
I Thiết kế phần cứng.
Trang 5PHẦN
I:
BACK
I GIỚI THIỆU VỀ QUẠT ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CỦA QUẠT.
Quạt điện là thiết bị điện dân dụng làm việc dựa trên nguyên tắc của động cơ điện xoay chiều
một pha, do đó phần chính của quạt gồm: stato và
rôto; trên quạt còn có cơ cấu truyền động bằng bánh răng giúp quạt thay đổi hướng gió khi hoạt động.
Để thay đổi tốc độ cho quạt thì có nhiều phương pháp:
Thay đổi điện áp đặt lên stato.
Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho quạt.
Thay đổi điện trở rôto .v.v.
Trang 6Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
Uđb, Uđk,
UT1 T2
U T1T2 Uđb
Uđk t
0
2
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”.
CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN GÓC KÍCH
.
Để thay đổi điện áp đặt lên stato ta thay đổi góc kích cho triac công suất làm triac dẫn mạnh hay yếu dẫn đến điện áp đặt lên stato là lớn hay nhỏ.
Có hai nguyên tắc điều khiển thay đổi góc kích cho triac:
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và phương pháp điều khiển thẳng đứng “arccos”
Trang 7ĐIỀU KHIỂN TRIAC BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHA
Triac
BACK
Trong đồ án này sẽ sử dụng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính với phương pháp điều khiển
pha (là phươg pháp thay đổi góc kích cho triac làm
triac dẫn mạnh hay yếu).
Trang 8Sơ đồ khối tổng quát hệ thống đo lường và điều
Thiết bị
Trang 9III CÁC LOẠI CẢM BIẾN
Bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa.
dẫn nếu vị trí của LED, lổ của đĩa
và transistor thẳng hàng Khi transistor
thấp Khi đĩa ngăn ánh sáng thì
transistor bị khóa, kết quả là điện
khi đĩa quay được một vòng thì trên
nhật Tần số xung phụ thuộc vào
tốc độ của đĩa cũng có nghĩa là
phụ thuộc vào tốc độ của động cơ
Tốc độ n của động cơ được tính theo công thức:
n =
Với N: là số xung đếm được
n
T N
N
0 60
Trang 10CẢM BIẾN TỪ XA VÀ
CẢM BIẾN VỊ TRÍ
Tia hồng ngoại đến từ Removed
Trang 1189C51
EA/VP 31
X1 19
X2 18
RESET 9
INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8
IV VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51
IC AT89C51 là một hệ vi tính
8-bit đơn chip CMOS có hiệu
suất cao, công suất nguồn tiêu
thụ thấp và có 4 K byte bộ
nhớ ROM Flash xoá được/lập
trình được
chương trình ngoài
liệu ngoài
trên từng bit riêng lẻ
chỉ theo bit
Trang 12V CÁC VI MẠCH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ
Trang 13Nguồn cung cấp
Cảm biến tốc độ
Sơ đồ khối kit VĐK 89C51.
Trang 14KHỐI CẢM BIẾN TỐC ĐỘ VÀ TẠO
XUNG.
BACK
Đây là mạch thu hồng ngoại ứng dùng trong điều khiển từ xa dùng Rermode Mỗi khi Rermode phát ra tia hồng ngoại thì LED thu hồng ngoại sẽ tạo ra một
monostable sẽ tạo ra một xung kích cho DFF đổi trạng thái, từ đó có thể kích dẫn hoặc tắt transistor kéo theo rơle đóng hoặc ngắt nguồn cung cấp cho quạt.
Nguyên lý hoạt động :
Giả sử ban đầu ngõ ra của DFF ở mức ‘1’, khi đó transistor sẽ dẫn và rơle đóng cho quạt quay.
Khi có tia hồng ngoại phát ra từ Rermode thì DFF lại nhận được một xung kích từ mạch monostable do đó ngõ ra Q của DFF được đổi trạng thái từ mức ‘1’ về mức ‘0’ làm transistor tắt, role ngắt va quạt ngừng quay.
Trang 16C5 0,01 F
R 6 10
D0
D4 D2
+ -
3 2
6
D7
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
Udk
D1 D3
C 4 0,01 F
R54,7 k
VR-IOUT IOUT
e g
R9 3.3K
Q4 A10153
Trang 17D5
R1 100
+ -
3 2
C2 30pF
Q6 D486
4.7K R5
R2 10K
C9 0.1uF
29
30
31
1 2 4 5 7
21 23 25 27
12 14 15 17
39 38 36 35 33
RST
XTAL2 XTAL1
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
P1.0 P1.2 P1.4 P1.5 P1.7
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.5/A13 P2.6/A14
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.6/WR P3.7/RD
P0.0/AD0 P0.2/AD2 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.7/AD7
R42
D1
R9 3.3K
Q1
PORT1
R18 180
R6 C5
P3.5
D3 LED
R19 470
a c
C3 30pF
VR-IOUT IOUT
13 4
CEXT
REXT/CEXT A CLR
Q Q
Trang 18R34 120
R37
220
D13 1N914
1K R32
C19 0.1uF
R29 R
Q13 C1815
1
R31 1K
12V
R30 R
VR1 1K
C17 4.7uF
-12V
Q9 A1015
2
D7 1N914
+ -
U4
uA741
3 2
+ -
C16 15uF
R27 1K
D8 1N914
Q7 D468
12V
D11 1N914
MOC3020
1 2
12V
VR2 1K
6
TR CV
Q DIS THR
BTA12 TRIAC
Q8 D468
-12V
JP4
TAI
1 2
Q10 A1015
2
+ -
Trang 19Y Y
Dừng
?
Dừng
?Kết thúc
Trang 20P3.7 = 0
Điện áp đk max
N
N N
P3.6 = 0 Y
Y
Y
Xuất điện áp
điều khiển nhỏ
P3.5 = 0 YY
Y
N
Trang 2105/16/24 BACK
Bắt đầu
Định thời 1s
Đọc thanh ghi định thời
ACALL TINH_TOAN
Kết thúcLưu đồ thuật toán chương trình phục vụ ngắt.
Trang 22Với các điểm đã hoàn thành là:
- Thiết kế được chương trình điều khiển tốc độ của quạt theo hướng gió yêu cầu.
- Có thể điều khiển tắt, mở quạt từ xa.
- Thiết kế được mạch điều khiển điện áp trên stato của động cơ bằng cách điều khiển góc mở cho triac công suất (bằng phương pháp điều khiển pha theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính).
Tuy nhiên với kinh nghiệm thực tế và kiến thức có hạn nên việc thực hiện đề tài còn tồn tại những hạn chế:
- Chưa lập trình hẹn giờ mở, tắt quạt.
- Chưa thể dùng điều khiển từ xa (Removed) thực hiện điều khiển nhiều công việc: chọn vị trí hướng gó,
Trang 23hơn khi sử dụng phương pháp này để ứng
dụng trong việc điều khiển nhiều động cơ
cùng thay đổi tốc độ theo một quy luật
Trang 24Y Y
Dừng
?
Dừng
?Kết thúc
