LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án nghiên cứu: “ MÔ HÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ” là của riêng tôi.. 7 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN PHẦN TỬ SỬ D
Trang 1LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án nghiên cứu: “ MÔ HÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ” là của riêng tôi Mọi thông tin đồ án chƣa đƣợc đăng tải trên bất kì tài liệu nào
Hải phòng, ngày…tháng…năm 2015 Sinh viên thực hiện
PHẠM PHÚ TIỆP
Trang 2MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
MỤC LỤC HÌNH VẼ 3
LỜI NÓI ĐẦU 6
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN PHẦN TỬ SỬ DỤNG TRONG MẠCH 8
1.1 Vi điều khiển PIC16F877A 8
1.1.1 Khái quát về vi điều khiển PIC16F877A 8
1.1.2 Bộ nhớ của PIC 12
1.1.3 Khái quát về công dụng của các cổng trong vi điều khiển PIC16F877A14 1.1.4 Các vấn đề về Timer 14
1.2 Thuật toán điều khiển PID số 16
1.2.1 Giải thuật điều khiển PID 16
1.2.2 Giải thuật điều khiển PID số 17
1.3 Phương pháp điều chế xung PWM 20
1.3.1 Điều chế PWM 20
1.3.2 Nguyên lí của PWM 20
1.4 Mạch cầu H ( H-Bridge Circuit ) 21
1.4.1 Công dụng và nguyên lí hoạt động 21
1.4.2 Khảo sát hoạt động của mạch cầu H 22
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 24
2.1 Một số linh kiện được sử dụng trong mạch cầu H 24
2.2 Các phần mềm được sử dụng 25
2.2.1 Phần mềm mô phỏng 26
Trang 32.2.2 Phần mềm lập trình 27
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG 32
3.1 Sơ đồ tổng thể của của mạch 32
3.1.1 Khối ổn áp nguồn 33
3.1.3 Khối điều khiển động cơ 34
3.2 Lưu đồ thuật toán và code chương trình 35
3.2.1 Lưu đồ thuật toán 35
3.2.2 Code chương trình 37
3.3 Mạch mô phỏng 40
3.3.1 Khi sai lệch = dead_band 40
3.3.2 Khi sai lệch > dead_band 41
3.3.3 Khi sai lệch < dead_band 42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44
1 Kết luận 44
2 Kiến nghị 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
Trang 4MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ chân của PIC 16F877A (Trang 8)
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lí của PIC (Trang 9)
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lí các Port của PIC 16F877A (Trang 10) Hình 1.4 Tổ chức bộ nhớ chương trình của PIC16F877A (Trang 11) Hình 1.5 Tổ chức bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A (Trang 12) Hình 1.6 Sơ đồ khối Timer2 (Trang 15)
Hình 1.7 Xấp xỉ đạo hàm của biến sai số e (Trang 17)
Hình 1.8 Xấp xỉ tích phân của biến sai số e (Trang 17)
Hình 1.9: Sơ đồ dùng PWM điều khiển điện áp tải (trái) (Trang 19) Hình 1.10 Sơ đồ xung điện áp đầu ra (phải) (Trang 19)
Hình 1.11 Mạch cầu H (Trang 21)
Hình 1.12 Ví dụ mạch cầu H đảo chiều (Trang 21)
Hình 2.1 78N137 (Trang 23)
Hình 2.2 N35 (Trang 23)
Hình 2.3 Mosfet 50N024 (Trang23)
Hình 2.4 IC IR218 (Trang 23)
Hình 2.5 IC SN7402 (Trang 24)
Hình 2.6 IC ổn áp LM7812 (Trang 24)
Hình 2.7 IC ổn áp LM7805 (Trang 24)
Hình 2.8 Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Proteus (Trang 25) Hình 2.9 Giao diện làm việc của phần mềm Proteus (Trang 25) Hình 2.10 Phần mềm lập trình PIC C complier (Trang 26)
Hình 3.1 Mạch mô phỏng chương trình (Trang 36)
Hình 3.2 Khi sai lệch = dead_band (Trang 37)
Hình 3.3 Khi sai lệch > dead_band (Trang 37)
Hình 3.4 Khi sai lệch < dead_band (Trang 38)
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể của của mạch (Trang 28)
Hình 3.2 Sơ đồ khối ổn áp nguồn (Trang 29)
Trang 5Hình 3.3 Sơ đồ khối cộng tín hiệu từ vi điều khiển và cách li quang (Trang 29)
Hình 3.4 Khối điều khiển động cơ (Trang 30)
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ Động cơ một chiều được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất nông nghiệp cũng như công nghiệp Trong đó nó đòi hỏi động cơ cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đề ra như ngừng, đảo chiều, cũng như thay đổi tốc độ.Vậy vấn đề đặt ra là làm sao giải quyết được những yêu cầu đó, bằng việc được học qua môn vi xử lí trong quá trình ngồi trên ghế nhà trường, em thấy vi xử lí đáp ứng đầy đủ những yêu cầu đó và việc điều khiển động cơ điện một chiều được giải quyết Đây chính là
ý tưởng để em thực hiện đề tài nghiên cứu “ Mô hình khởi động và điều khiển động cơ điện một chiều ” Em xin được nói lời cảm ơn chân thành nhất đến các Thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho
em trong thời gian vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy Th.s Đồng Xuân Thìn với sự chỉ dẫn tận tình cũng như đã tạo những điều kiện
tốt nhất cho em để em có thể thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này Trong quá trình thực hiện em đã rất nỗ lực và cố gắng, nhưng do kiến thức và hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những sai phạm, thiếu sót… Rất mong được sự chỉ dẫn của thầy cô
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 7TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Vận dụng những kiến thức đã học trong quá trình học tập ở nhà trường em thực hiện đồ án nghiên cứu: Mô hình khởi động và điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
Sử dụng động cơ điện một chiều có gắn cảm biến tốc độ dạng xung dùng để đưa tín hiệu tốc độ dưới dạng xung về vi điều khiển sau đó so sánh với tín hiệu đặt để điều khiển tốc độ động cơ
Mục tiêu của đồ án đặt ra: dừng, quay thuận, quay ngược, giảm tốc, tăng tốc Trong đồ án của mình em xin trình bày phương pháp điều khiển động cơ dùng
vi điều khiển PIC16F877A bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM sử dụng PIC16F877A để lập trình
Trang 8CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN PHẦN TỬ SỬ DỤNG
TRONG MẠCH 1.1 Vi điều khiển PIC16F877A
1.1.1 Khái quát về vi điều khiển PIC16F877A
a Khái quát
PIC (Programmable Intelligent) là vi điều khiển đầu tiên của hãng General Instrument Từ đó tới nay họ không ngừng phát triển và tạo ra trên 100 loại sản phẩm với sự đa dạng và nhiều ứng dụng hơn
PIC16F877A là dòng PIC khá phổ biến, đáp ứng hầu như đầy đủ các yêu cầu mang tính chất ứng dụng thực tế Ngoài ra dòng PIC rất dễ tiếp cận, tạo nền tảng đi sâu nghiên cứu về PIC
PIC 16F877A thuộc họ vi điều khiển 16Fxxx gồm có các đặc điểm như sau: Ngôn ngữ lập trình đơn giản với 35 lệnh có độ dài 14 bit
Hầu hết các câu lệnh được thực hiện trong 1 chu kì máy, chỉ có câu lệnh rẽ nhánh mới thực hiện trong 2 chu kì máy, 4 lần chu kì máy được tính bằng 1 chu kì lệnh
Bộ nhớ chương trình Flash 8Kx14word, có khả năng ngắt trong cũng như ngắt ngoài
Hoạt động bộ nhớ bằng cách truy nhập trực tiếp hay gián tiếp vào địa chỉ trên thanh ghi
Có 3 timer
Timer0 (8 bit) có nhiệm vụ là bộ định thời với hệ số tỉ lệ trước
Timer1 (16 bit) có nhiệm vụ là bộ định thời và có chế độ nghỉ (sleep)
Timer2 (8 bit) có nhiệm vụ gần giống timer0 khác là bộ định thời với hệ số tỉ lệ
cả trước và sau
Có 2 kênh tạo xung PWM cho bộ điều chế xung CCP và xuất xung điều chế ra 2 chân: chân CCP1 (16) và chân CCP2 (17)
Trang 9Do thời gian làm đồ án có hạn, dưới đây là một vài tính năng của PIC 16F877A được ứng dụng trong đồ án:
Tổ chức bộ nhớ của PIC 16F877A
Chức năng vào/ra của các cổng
Chức năng và các thiết lập chế độ ngắt cho các bộ Timer
Kênh chuyển đổi ADC
Chức năng và cách thiết lập bộ điều chế độ rộng xung PWM
b Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A
Hình 1.1 Sơ đồ chân của PIC 16F877A
Trang 10Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của PIC