TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DC(ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU) VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ATMEGA16
Động cơ điện một chiều
Động cơ điện được cấu tạo bởi ba phần chính: stator, rotor và hệ thống chổi than – vành góp Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính và phụ, cùng với dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích) được đặt trong rãnh của lõi sắt Số lượng cực từ chính phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ Đối với động cơ có công suất nhỏ, việc kích từ có thể thực hiện bằng nam châm vĩnh cửu.
Rotor, hay còn gọi là phần ứng, được cấu thành từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau, có rãnh để lắp đặt các phần tử dây quấn Điện áp một chiều được cung cấp cho phần ứng thông qua lực tiếp xúc, và áp lực này tự động điều chỉnh theo mức độ mòn của chổi than.
Chổi than và vành góp có vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện áp một chiều cho cuộn dây phần ứng và đảo chiều dòng điện trong cuộn dây này Số lượng chổi than tương ứng với số lượng cực từ, với một nửa mang cực tính dương và nửa còn lại mang cực tính âm.
Khi áp dụng điện áp kích từ Uk lên dây quấn kích từ, dòng kích từ ik sẽ xuất hiện, tạo ra từ thông Φ trong mạch từ của máy Tiếp theo, khi đặt điện áp U lên mạch phần ứng, dòng điện I sẽ chạy qua dây quấn phần ứng Sự tương tác giữa dòng điện phần ứng và từ thông kích thích sẽ tạo ra moment điện từ, kéo phần ứng quay quanh trục Giá trị của moment điện từ được tính bằng công thức.
Theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming, một lực hướng xuống tác động lên cuộn dây, gây ra sự quay của rotor Để duy trì sự quay liên tục và đúng chiều của rotor, một bộ cổ góp điện sẽ chuyển mạch dòng điện sau mỗi 1/2 chu kỳ Tuy nhiên, khi mặt cuộn dây song song với các đường sức từ trường, lực quay của động cơ sẽ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90 độ so với phương ban đầu, khiến rotor quay theo quán tính.
Trong các máy điện một chiều lớn, nhiều cuộn dây được kết nối với các phiến góp khác nhau trên cổ góp, giúp duy trì dòng điện và lực quay ổn định, gần như không thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.
Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều u u u
Với: Φ: Từ thông trên mỗi cực (Wb)
R u : điện trở phản ứng (Ω) ω: tốc độ của động cơ (rad/s)
K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ
Cực từ chính là bộ phận tạo ra từ trường, bao gồm lõi sắt và dây quấn kích từ bên ngoài Lõi sắt được làm từ các lá thép kỹ thuật điện và được gắn chặt vào vỏ bằng bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng có lớp cách điện.
- Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều
- Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy
1.1.4 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:
Hình 1.1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều
Khi điện áp một chiều U được áp vào hai chổi than A và B trong dây quấn phần ứng, dòng điện Iư chạy qua các thanh dẫn ab, cd sẽ chịu lực điện từ Fđt trong từ trường, khiến rotor quay Chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng, các thanh dẫn ab, cd sẽ đổi chỗ do phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ quay theo một hướng nhất định Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, tạo ra sức điện động Eƣ, chiều của s.đ.đ được xác định theo quy tắc bàn tay phải Trong động cơ điện một chiều, sức điện động Eƣ ngược chiều với dòng điện Iƣ, do đó Eƣ còn được gọi là sức phản điện động.
Phương trình cân bằng điện áp: U= Eư+R ư I ư
Trong đó: Rƣ: điện trở phần ứng
Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập cho phép dòng điện kích từ không bị ảnh hưởng bởi dòng điện phần ứng Điều này có nghĩa là từ thông của động cơ chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở trong mạch kích từ, không phụ thuộc vào phụ tải.
- Động cơ một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu
- Động cơ một chiều kích từ độc lập (phần ứng và phần kích từ đƣợc cung cấp bởi hai nguồn riêng rẽ)
- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp: cuộn dây kích thích đƣợc mắc nối tiếp với phần ứng
- Động cơ một chiều kích từ song song: cuộn dây kích thích đƣợc mắc song song với phần ứng
Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp bao gồm hai cuộn dây kích thích; một cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, trong khi cuộn còn lại được mắc song song với phần ứng.
Các phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều
1.2.1 Điều khiển chiều quay của động cơ điện một chiều Đảo chiều quay của động cơ điện một chiều đƣợc thực hiện dễ dàng bằng cách thay đổi chiều dòng điện cấp vào động cơ điện là có thể thay đổi đƣợc chiều quay của động cơ
Một số phương pháp điều khiển chiều quay của động cơ điện một chiều:
Sử dụng công tắc ba nấc cho phép điều khiển động cơ một cách linh hoạt: khi gạt sang phải, động cơ quay theo chiều thuận; khi gạt về giữa, động cơ dừng lại; và khi gạt sang trái, động cơ quay ngược lại Nguyên tắc hoạt động dựa trên việc đảo chiều nguồn cung cấp cho động cơ.
- Sử dụng mạch cầu H điều khiển: linh kiện sử dụng trong mạch cầu có thể là diode, transistor BJT, transistor trường ( như hình 1.1)
Hình 1.3: Mạch cầu H sử dụng a- transistor PNP – NPN; b- MOSFET; c- Relay
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống được thể hiện qua hình ảnh minh họa, trong đó khi ở chế độ quay thuận, tín hiệu điều khiển được cấp vào bốn transistor với các điều kiện cụ thể: Q1 = 0, Q2 = 1, Q3 = 0, và Q4 = 1 Dòng điện sẽ đi từ nguồn cấp vào Q1, qua động cơ và xuống Q4, tạo ra chuyển động theo chiều mong muốn.
Trong mạch cầu H, khi động cơ quay theo chiều thuận, dòng điện chạy qua Q1 và Q3 Ngược lại, khi động cơ quay theo chiều ngược, Q1 = 1, Q2 = 0, Q3 = 1, Q4 = 0, dòng điện sẽ đi từ Q2 qua động cơ về Q3 xuống đất, khiến động cơ quay ngược lại Để dừng động cơ, cần điều chỉnh Q1, Q3 và Q2, Q4 cùng mức.
Sử dụng các IC chuyên dụng như L293, L293D, L298, và L298N để điều khiển động cơ là một giải pháp hiệu quả Để quay thuận, thiết lập chân OUT1 = 1 và OUT2 = 0; ngược lại, để quay ngược, thiết lập OUT1 = 0 và OUT2 = 1.
= 1; dừng động cơ thì cho đồng thời OUT1 = OUT2 = 1 hoặc OUT1 = OUT2 = 0 Với hai chân OUT3 và OUT4 thì làm tương tự sau khi đã đưa INPUT2 lên mức 1
1.2.2 Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Điều khiển tốc độ động cơ điện là một yêu cầu cần thiết vì có những máy móc hoạt động với những tốc độ khác nhau, nhanh chậm tùy loại, tùy công việc và điều kiện làm việc.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp có thể sử dụng cho các động cơ một chiều và động cơ không đồng bộ.Tuy vậy thì nó được sử dụng chủ yếu cho động cơ một chiều kích từ độc lập Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
R u và R pu là điện trở phần ứng và điện trở phụ mắc nối tiếp trong phần ứng K: hằng số
M: moment của động cơ Φ: từ thông trên mỗi cực
Khi Ru, Rpu, M, k, Φ không đổi, sự thay đổi của điện áp U sẽ dẫn đến sự thay đổi tốc độ góc ω của động cơ Để điều chỉnh tốc độ động cơ, cần sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn, yêu cầu một nguồn cung cấp điện áp có khả năng thay đổi để cấp cho phần ứng của động cơ Các nguồn điện áp này thường được tạo ra bởi bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiển (thyristor) hoặc không có điều khiển (diode).
Hình 1.6: Điều chỉnh điện áp phần ứng bằng bộ chỉnh lưu: a- không có điều khiển; b- có điều khiển
Hình a: thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ bằng sử dụng bộ điều chỉnh điện áp
Điện áp áp dụng lên phần ứng của động cơ phụ thuộc vào góc mở của thyristor trong bộ chỉnh lưu có điều khiển Việc điều chỉnh tốc độ động cơ được thực hiện thông qua thiết bị điều chỉnh xung áp.
Phương pháp điều chỉnh động cơ bằng cách đóng ngắt vào nguồn cung cấp một cách có chu kỳ cho phép năng lượng được truyền từ nguồn vào động cơ Năng lượng này chủ yếu được truyền qua trục động cơ, trong khi phần còn lại được tích lũy dưới dạng động năng và năng lượng điện từ Khi động cơ được ngắt khỏi nguồn, hệ truyền động vẫn tiếp tục hoạt động nhờ vào năng lượng đã tích lũy.
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý và tương đương của bộ điều chỉnh xung áp
Hình 1.8: Biểu đồ thời gian điện áp và dòng điện
Khóa chuyển đổi K đóng và ngắt một cách có chu kỳ vào nguồn điện một chiều ổn định, dẫn đến việc động cơ được cấp nguồn trong khoảng thời gian t1 Trong giai đoạn này, nếu bỏ qua sự sụt áp trên khóa K, điện áp U t bằng với điện áp nguồn U Khi khóa K ngắt trong khoảng thời gian t2, dòng điện cảm ứng i u vẫn tiếp tục chạy qua diode D do ảnh hưởng của các điện cảm, và điện áp U t trong giai đoạn này bằng với sụt áp thuận trên diode, có dấu ngược lại, tức là U t = U D.
Trị số trung bình của dòng điện trong phần ứng itb quyết định tốc độ động cơ, vì vậy để điều chỉnh tốc độ động cơ, chỉ cần thay đổi trị số dòng điện trung bình này Để thay đổi dòng điện trung bình itb, có thể điều chỉnh t1, t2, hoặc cả hai Nếu giữ nguyên chu kỳ đóng cắt của khóa (T ck = const) và thay đổi t1, sẽ áp dụng phương pháp điều chỉnh xung theo độ rộng Ngược lại, nếu giữ nguyên thời gian đóng khóa (t1 = const) và thay đổi t2, sẽ sử dụng phương pháp điều chỉnh tần số xung.
Phương pháp biến đổi độ rộng xung được ưa chuộng hơn do khả năng điều chỉnh rộng hơn, trong khi phương pháp điều chỉnh tần số xung mặc dù có sơ đồ đơn giản nhưng lại có phạm vi điều chỉnh hẹp Nếu t2 tăng quá lớn, T ck sẽ tiến gần đến vô cực, dẫn đến việc điều chỉnh xung không còn hiệu quả Ngoài ra, việc điều chỉnh tốc độ động cơ có thể thực hiện thông qua việc điều chỉnh điện áp một chiều và có thể thay đổi chiều quay.
Sơ đồ nguyên lý thực hiện đảo chiều động cơ điện một chiều kích từ độc lập được thực hiện bằng cách thay đổi cực tính điện áp đặt vào phần ứng của động cơ Phương pháp này cho phép điều chỉnh hướng quay của động cơ một cách hiệu quả và linh hoạt Việc áp dụng kỹ thuật này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ, đồng thời nâng cao tính ứng dụng trong các hệ thống tự động hóa.
Hình 1.9: Điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ
Các cặp van K1 và K3, K2 và K4 hoạt động luân phiên để đóng và ngắt Để thực hiện đảo chiều, trong thời gian t1, K1 và K3 sẽ đóng, trong khi K2 và K4 ngắt, khiến đầu A của phần ứng được kết nối với nguồn dương và đầu B với nguồn âm Trong khoảng thời gian t2, K2 và K4 sẽ đóng, còn K1 và K3 ngắt, lúc này đầu B của phần ứng được nối với nguồn dương và đầu A với nguồn âm Điện áp trung bình trên phần ứng động cơ được tính theo một công thức cụ thể.
Bằng cách điều chỉnh t1 và t2, chúng ta có thể thay đổi trị số và dấu của U tb, từ đó điều chỉnh đồng thời tốc độ và chiều quay Việc điều chỉnh tốc độ cho động cơ một chiều không đảo chiều có thể thực hiện thông qua việc sử dụng transistor.
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ một chiều không đảo chiều dùng transistor
Vi điều khiển ATmega16
Tổ ng quan về atmega16
Hình 1.13: Hình ảnh thực tế vi điều khiển Atmega16
Các tính năng của Atmega16 :
- Hiệ u xuấ t cao ( high performance ), là loại vi điều khiển AVR 8 bit công suấ t thấp
Cấu trúc lệnh của kiến trúc Advanced RISC cho phép thực thi 130 lệnh trong một chu kỳ chip, với 32 thanh ghi công dụng chung 8 bit Kiến trúc này cung cấp đầy đủ các xử lý tĩnh và hỗ trợ 16 MIPS khi hoạt động ở tần số 16 MHz Ngoài ra, nó còn tích hợp bộ nhân 2, cho phép thực hiện trong 2 chu kỳ chip.
Hệ thống flash khả trình có bộ nhớ chương trình và dữ liệu không bay hơi (nonvolatile) 16k byte, cho phép nạp và xóa 1,000 lần Người dùng có thể tùy chọn khởi động phần mã với các bit nhìn độc lập thông qua chương trình khởi động chip Ngoài ra, hệ thống còn trang bị 512 byte EEPROM có khả năng ghi và xóa 100,000 lần, cùng với 1k byte RAM tĩnh (internal SRAM) Lập trình khóa cũng được tích hợp để bảo mật phần mềm.
○ 2 bộ định thời/bộ đếm ( timers/counters ) 8 bit với các chế độ đếm riêng rẽ và kiểu so sánh
○ 1 bộ định thời/bộ đ ếm ( timer/counter ) 16 bit với các chế độ đếm riêng r ẽ, kiểu so sánh và ki ểu bắt sự kiện
○ Bộ đếm thời gian thực với máy giao động riêng rẽ
- Các tính năng đặt bi ệt của vi điều khiển
○ Chế độ bậ t nguồn reset và phát hiện Brown-out khả trình
○ Tích hợp mạch dao động RC bên trong
○ Các ngắt trong và ngoài
○ 6 chế độ nghỉ : rảnh rỗi,giảm nhiễu ADC, Tiết kiệm năng lƣợng, nguồn thấp, Standby và Extended Standby
- Vào/ra và các gói dữ liệu
○ 32 chân vào ra khả trình
○ 40-pin PDIP and 44-lead TQFP
○ 4.5 – 5.5V dùng với atmega16 - Tốc độ xung nhịp dùng cho chip
○ 0 – 8 MHz cho atmega16L ○ 0 – 16 MHz cho atmega16
Hình 1.14:Sơ đồ chân của ATmega16
- Chân 1 đến 8 : Cổng nhập xuất d ữ liệu song song B ( PORTB ) nó có thể đc sử dụng các chức năng đặc bi ệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 9 : RESET để đƣa chip về trạng thái ban đầu - Chân
10 : VCC cấ p nguồn nuôi cho vi đi ều khiển
- Chân 11,31 : GND 2 chân này đc nối với nhau và nối đất
- Chân 12,13 : 2 chân XTAL2 và XTAL1 dùng để đƣa xung nhịp từ bên ngoài vào chip
- Chân 14 đ ến 21 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song D ( PORTD ) nó có thể đc sử dụng các ch ức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 22 đến 29 : C ổng nhập xuất dữ li ệu song song C ( PORTC ) nó có thể đc sử dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 30 : AVCC cấp điện áp so sánh cho bộ ADC -
Chân 32 : AREF điện áp so sánh tín hiệu vào ADC
- Chân 33 đến 40 : Cổng vào ra dữ liệu song song A ( PORTA ) ngoài ra nó còn đc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu t ƣơng tự sang tín hi ệu số
ADC ( analog to digital converter 2,
Vào ra của vi điều khiển
PORTA ( PA7 … PA0 ) : là các chân số 33 đến 40 Là c ổng vào ra song song
Khi PORTA không hoạt động ở chế độ ADC, 8 bít sẽ không được sử dụng Trong cấu trúc này, các điện trở kéo đã được tích hợp sẵn; chúng không hoạt động khi PORTA ở chế độ output, nhưng sẽ được kích hoạt khi PORTA chuyển sang chế độ input.
PORTB (PB7 PB0) bao gồm các chân từ 1 đến 8, tương tự như PORTA khi sử dụng cho giao tiếp song song Bên cạnh đó, các chân của PORTB còn có những chức năng đặc biệt sẽ được đề cập sau.
PORTD (PD7 PD0) là các chân từ 13 đến 21, hoạt động như một cổng vào ra song song tương tự như các PORT khác Ngoài ra, PORTD còn sở hữu một số tính năng đặc biệt sẽ được nghiên cứu thêm sau này Mạch cấp nguồn cho vi điều khiển cũng là một yếu tố quan trọng trong việc sử dụng PORTD.
Hình 1.15 sơ đồ nguồn nuôi mạch atmega
Bộ định thời (timer/counter) là một module định thời/đếm 8 bit, có các đặc điểm sau:
+ Xóa bộ định thời khi trong mode so sánh
+ Bộ đếm sự kiện ngoài
+ Nguồn ngắt tràn bộ đếm và so sánh
TCNT0 và OCR0 là các thanh ghi 8 bit quan trọng trong hệ thống Tín hiệu yêu cầu ngắt được lưu trữ trong thanh ghi TIFR, trong khi các ngắt có thể bị che bởi thanh ghi TIMSK.
Bộ định thời có khả năng sử dụng xung clock nội qua bộ chia hoặc xung clock ngoài trên chân T0 Khối chọn xung clock quyết định nguồn xung nào sẽ được sử dụng để tăng giá trị của bộ định thời Ngõ ra từ khối chọn xung clock được xem là xung clock chính của bộ định thời.
Thanh ghi OCR0 được so sánh với giá trị của bộ định thời/bộ đếm, và kết quả của sự so sánh này có thể được sử dụng để tạo ra tín hiệu PWM hoặc điều chỉnh tần số đầu ra tại chân OC0.
Phần chính của bộ định thời 8 bit là một đơn vị đếm song hướng có thể lập trình đƣợc Cấu trúc của nó nhƣ hình 1.14:
Hình 1.16: Sơ đồ đơn vị đếm
+ Count: tăng hay giảm TCNT0:1
+ Direction: lựa chọn giữa đếm lên và đếm xuống
+ Clear: xóa thanh ghi TCNT0
+ TOP: báo hiệu bộ định thời đẫ tăng đến giá trị lớn nhất
+ BOTTOM: báo hiệu bộ định thời đã giảm đến giá trị nhỏ nhất
Bộ so sánh 8 bit liên tục thực hiện việc so sánh giữa giá trị TCNT0 và giá trị thanh ghi so sánh ngõ ra (OCR0) Khi TCNT0 và OCR0 bằng nhau, bộ so sánh sẽ phát tín hiệu, làm cho cờ so sánh ngõ ra (OCF0) được đặt lên 1 trong chu kỳ xung clock tiếp theo Nếu cờ OCF0 được kích hoạt (OCIE0=1), nó sẽ tạo ra một ngắt so sánh ngõ ra.
Hình 1.17: Sơ đồ đơn vị so sánh ngõ ra
Mô tả các thanh ghi
Thanh ghi điều khiển bộ định thời/bộ đếm TCCR0
Bit 7 (FOC0) là bit chỉ định ngõ ra bắt buộc, chỉ hoạt động khi bit WGM00 được cấu hình ở chế độ không có PWM Khi bit này được đặt thành 1, nó sẽ kích hoạt một tín hiệu so sánh bắt buộc trong đơn vị tạo dạng sóng.
Bit 6 (WGM00) và bit 3 (WGM01) điều khiển chế độ tạo dạng sóng, ảnh hưởng đến hoạt động của chân OC0 Khi một hoặc cả hai bit COM01 và COM00 được thiết lập thành 1, ngõ ra OC0 sẽ hoạt động hiệu quả.
+ Bit 2 (CS02), bit 1 (CS01), bit 0 (CS00): chọn xung đồng hồ: ba bit này dùng để lựa chọn nguồn xung cho bộ định thời/bộ đếm
Hình 1.18: Lựa chọn nguồn xung cho bộ định thời
Thanh ghi bộ định thời/bộ đếm
Thanh ghi bộ định thời/bộ đếm cho phép truy cập trực tiếp vào bộ đếm 8 bit
Thanh ghi so sánh ngõ ra – OCR0
Thanh ghi này chứa một giá trị 8 bit và liên tục đƣợc so sánh với giá trị của bộ đếm
Thanh ghi mặt nạ ngắt
+ Bit 1 (OCIE0): cho phép ngắt báo hiệu so sánh
+ Bit 0 (TOIE0): cho phép ngắt tràn bộ đếm
Thanh ghi cờ ngắt bộ định thời
+ Bit 1 (OCF0): Cờ so sánh ngõ ra 0
+ Bit 0 (TOV0): Cờ tràn bộ đếm
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÔNG CƠ DC SỬ DỤNG ATMEGA16
Cấu trúc của bộ điều khiển
Bộ điều khiển động cơ một chiều gồm các khối chính nhƣ sau:
- Khối hiển thị: Màn hình LCD
- Khối điều khiển: VDK Atmega16, modoule LM298, Led
- Khối moto: Động cơ Encoder 448 xung
Hình 2.1: Sơ đồ khối của bộ điều khiển động cơ DC
Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển
Bộ điều khiển hoạt động dựa trên nguyên lý nhận tín hiệu điện áp từ mạch nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, chip sẽ gửi tín hiệu điều khiển qua hàm PWM đến module LM298, khiến động cơ quay nhanh hơn Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, chip cũng nhận tín hiệu và điều chỉnh thông qua PWM, làm cho động cơ chạy chậm lại hoặc dừng hoàn toàn.
Thiết kế và mô phỏng bộ điều khiển động cơ DC
Phần mềm Altium Designer là một giải pháp thiết kế mạch điện tử toàn diện, tích hợp thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in PCB và lập trình hệ thống nhúng.
Các điểm đặc trƣng của Altium Designer :
Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế
Hệ thống các thƣ viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả các linh kiện nhúng, số, tương tự…
Đặt và điều chỉnh đối tượng trên các lớp cơ khí, xác định các quy tắc thiết kế, tùy chỉnh các lớp mạch in, chuyển đổi từ sơ đồ nguyên lý sang PCB và xác định vị trí linh kiện trên PCB.
Mô phỏng mạch PCB 3D cung cấp hình ảnh chân thực của mạch điện trong không gian ba chiều, hỗ trợ tích cực cho việc thiết kế MCAD-ECAD Nó cho phép liên kết trực tiếp với mô hình STEP, đồng thời kiểm tra khoảng cách cách điện và cấu hình cho cả hai định dạng 2D và 3D.
Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngƣợc lại
Altium Designer nổi bật với nhiều ưu điểm so với các phần mềm khác, bao gồm khả năng đặt luật thiết kế linh hoạt, quản lý dự án hiệu quả và giao diện thân thiện với người dùng.
Thiết kế mô phỏng trên Altium:
Hình 2.2: mô phỏng mạch trên proteus
Hình 2.3: mạch broad sau khi đã đi dây hoàn chỉnh
CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC
Chuẩn bị các thiết bị chính
Để thiết kế bộ điều khiển sinh viên cần chuẩn bị:
- Vi điều khiển Atmega16 : Flash 16 Kbytes, tấn số hoạt động 16MHz, CPU 8- bit AVR
- Động cơ DC : động cơ encoder 448 xung, điện áp hoạt động 5V, dòng tiêu thụ 20mA ,áp tối đa 31V, công dụng đếm số vòng quay động cơ
- LCD : điện áp 5V,RS=0 chọn thanh ghi lệnh,RS=1 chọn thanh ghi dữ liệu,R/W=0 ghi dữ liệu,R/W=1 đọc dữ liệu
- LM 298 : điện áp điều khiển 5V ~12V, dòng điện tối đa ở cầu H*,điện áp của tín hiệu điều khiển 5V ~7V, dòng của tín hiệu điều khiển 0
~36mA, công suất hao phí 20W
- Led & Button :button loại 4 chân ,led 3mm
- Mạch nguồn : đầu vào 9V, đầu ra 5V
- Mạch và các linh kiện khác :điện trở, dây điện
Thiết kế mạch
Thực hiện: Làm mạch bằng phương pháp ủi thủ công
- Sử dụng phần mềm Altium để vẽ board mạch in
Hình 3.1: mạch broad sau khi đã đi dây hoàn chỉnh
Bước 2 là chuẩn bị cắt phíp đồng trên chip Đo kích thước của phím đồng để đảm bảo nó phù hợp với kích thước vi mạch, sau đó sử dụng dụng cụ cắt phù hợp để tránh tình trạng bị hụt hoặc thừa.
Sau khi có mạch in ,ta in mạch ra giấy chuyên dụng để làm
Chuẩn bị bo đồng vừa với mạch in và ốp giấy vào board đồng, cần căn chỉnh cho khớp Sau đó, cắt bỏ phần thừa của mạch in Để cố định giấy chắc chắn với board đồng, sử dụng băng keo dán 2 mặt để giữ chúng lại với nhau.
Sau đó lấy bàn là và là mạch
Hình 3.4 là mạch tạo mạch
Nếu mạch bị đứt nét, hãy sử dụng bút Thiên Long để tô lại các đường dây mạch Nếu mực bị dính vào nhau, dùng dao cắt nhẹ để xóa phần dính.
Bước 4 sau khi đã in xong mạch ta ngâm mạch vào dung dịch để tạo mạch
Hình 3.5 ngâm mạch vào dung dịch tạo mạch
Bước 5 Mang mạch ra và lau rửa lại sạch sẽ
Hình 3.6 vệ sinh máchau khi làm xong mạch
Bước 6 Khoan các lỗ của các chân linh kiện
Dùng khoan có mũi vừa với chân linh kiện để khoan lỗ hợp lý
Hình 3.7 khoan chân linh kiện
Bước 7 Gắn và hàn linh kện lên các lỗ đã khoan hình 3.8 gắn linh kiện
Bước 8 Hoàn thành gắn linh kiện
Lập trình cho vi điều khiển 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO
This program was created by the
Automatic Program Generator © Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l http://www.hpinfotech.com
AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz
// Declare your global variables here unsigned char *T=0; char LCD_Buffer[25]; float Temp; void main(void)
// Declare your local variables here
// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In
DDRA=(0