DỰ ÁN CUỐI CÙNG CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỆ THỐNG CHÍNH THỨC TỰ ĐỘNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP. Tên dự án: Thiết kế bộ điều khiển động cơ DC sử dụng vi điều khiển. Nội dung và yêu cầu cần giải quyết trong đồ án tốt nghiệp (lý thuyết, thực hành, số liệu tính toán, hình vẽ).
Tinh thần và thái độ của sinh viên trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Thiết kế bộ điều khiển động cơ DC sử dụng vi điều khiển" đã được hoàn thành đúng thời hạn. Động cơ DC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thực tế nên có rất nhiều đề tài về thiết kế bộ điều khiển động cơ DC và được đề cập nhiều trong sách, tạp chí và internet.
Tuy nhiên, để động cơ DC hoạt động tốt chúng ta cần thiết kế bộ điều khiển cho nó để giúp động cơ hoạt động linh hoạt. Hiện nay có rất nhiều bộ điều khiển có thể làm tốt công việc đó nhưng cá nhân tôi thấy bộ điều khiển PID có thể đáp ứng tốt yêu cầu điều khiển động cơ DC nên tôi chấp nhận đề tài “Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển PID để” Điều khiển động cơ DC để tìm hiểu thêm về bộ điều khiển đó.
CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TRONG HỆ THỐNG TỰ
- Khái niệm
- Bộ điều khiển P
- Hàm truyền
- Quy luật điều chỉnh P
- Bộ điều khiển PI
- Hàm truyền
- Kỹ thuật điều chỉnh PI
- Quy luật điều chỉnh PI
- Bộ điều khiển PID
- Hàm truyền
- Kỹ thuật điều khiển PID
- Quy luật điều chỉnh PID
Việc ứng dụng động cơ DC vào sản xuất cũng như nghiên cứu khoa học đã mang lại những thành tựu nhất định.
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Tổng quan về động cơ điện một chiều
- Cấu tạo động cơ điện một chiều
- Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
Các phƣơng pháp điều khiển động cơ một chiều
- Phƣơng pháp thay đổi điện trở phần ứng
- Phƣơng pháp thay đổi điện áp phần ứng
Giới thiệu một số hệ truyền động 1 chiều
- Hệ truyền động máy phát - động cơ điện một chiều (F -
- Hệ truyền động xung áp – động cơ (XA – ĐC)
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT
Khái quát về mô hình
- Giới thiệu sơ lƣợc về các modul của mạch
- Sơ đồ nguyên lý mạch
- Cách vận hành mạch
Sử dụng 2 kênhPWM của vi điều khiển Pic để thay đổi giá trị điện áp trung bình cấp vào động cơ nhằm điều khiển tốc độ. Để điều khiển động cơ nhấn các phím: quay thuận (FORWARD), quay ngược (REVERSE), dừng (STOP). Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu.
Thanh ghi PIE1 (8Ch): chứa các bit điều khiển chi tiết của các ngắt khối chức năng ngoại vi. Thanh ghi PIR1 (OCh) chứa các cờ ngắt của các khối chức năng ngoại vi, được kích hoạt bởi các bit điều khiển trong thanh ghi PIE1. Thanh ghi PIE2 (8Dh): Chứa các bit điều khiển các ngắt từ các khối chức năng CCP2, bus SSP, các ngắt so sánh và các ngắt ghi vào bộ nhớ EEPROM.
Thanh ghi PCON (8Eh): chứa các cờ biểu thị trạng thái các chế độ đặt lại của vi điều khiển. PORTB cũng có chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bằng chương trình tích hợp. PIC16F877A có tới 14 nguồn ngắt được điều khiển bởi thanh ghi INTCON (bit GIE).
Các bit điều khiển ngắt RBO/INT và TMR0 được đặt trong thanh ghi INTCON, thanh ghi này cũng chứa bit cho phép ngắt ngoại vi PEIE. Thanh ghi này cho phép bạn điều khiển chức năng kéo lên của các chân trong PORTB. Thiết kế và xây dựng bộ điều khiển tốc độ động cơ DC bằng thuật toán PID sử dụng PIC16F8774.
Mạch cầu H sử dụng IC L298 chỉ có thể điều khiển được động cơ DC công suất nhỏ. Cải thiện độ ổn định tốc độ động cơ bằng phương pháp điều khiển PID hoặc mờ. Kết nối với máy tính, sử dụng lập trình cơ bản trực quan để điều khiển tốc độ của động cơ DC.
Giới thiệu các linh kiện, phần tử sử dụng trong mạch
- Vi điều khiển PIC 16F8774
- Khái quát về điều khiển PIC 16F8774
- Tổ chức bộ nhớ
- Stack
- Khái quát về chức năng của các port trong vi điều khiển
- Các vấn đề về Timer ()
- Ngắt ngoài (External Interrupt)
- Mạch cầu h ( h-bridge circuit )
- LCD
Thiết kế mạch phần cứng , code chƣơng trình và lƣu đồ giải
- Thiếtkếmạchphầncứng
- Giới thiệu về chƣơng trình viết code và biên dịch
- Lƣu đồ giải thuật
- Một số hình ảnh thực tế của Bộ điều khiển
Mạch được thiết kế bao gồm các khối sau: khối nguồn, khối bàn phím, khối hiển thị, khối mạch nguồn, khối điều khiển. Cầu diode được sử dụng để ngăn dòng điện ngược vì tải động cơ có bản chất là cảm ứng. Nguồn điện cấp cho động cơ là 12V. Bằng cách sử dụng IC cầu H này, nó không chỉ được dùng để đảo chiều động cơ mà còn dùng để điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp băm xung (PWM).
Cổng D (trừ chân RD3) gửi tín hiệu đến khối hiển thị LCD. Ba chân từ RD0 đến RD2 được nối với 3 chân điều khiển của LCD. Bốn chân từ RD4 đến RD7 được kết nối với 4 chân nhận dữ liệu cao của LCD. Trong dự án này, nhóm chúng tôi sử dụng chương trình mã hóa CCS, cho phép lập trình ngôn ngữ C cho bộ vi điều khiển PIC của Microchip. Chương trình này có các lệnh đơn giản, dễ hiểu, hỗ trợ biên dịch với chức năng hiển thị lỗi và cảnh báo chương trình không khả dụng.
Sơ đồ thuật toán bao gồm: sơ đồ chương trình chính, chương trình quét phím, chương trình ngắt hẹn giờ 1. Chương trình chính là một vòng lặp vô hạn với các chương trình con như: phím quét, phím kiểm tra, chọn chế độ, tính toán xung lực xung, nhập dữ liệu tốc độ, nhập dữ liệu thời gian, lưu vào epprom. Chương trình quét phím thể hiện thuật toán nhận tổ hợp phím và nhận biết giá trị của phím (phím nào được nhấn).
Chương trình ngắt của bộ định thời 1 có tác dụng cập nhật giá trị tốc độ, tính toán giá trịPWM và xuất tín hiệu ra khối hiển thị. Đề tài điều khiển động cơ DC sử dụng bộ điều khiển PID tuy không phải là đề tài mới nhưng nó thể hiện sự nghiêm túc trong việc học và vận dụng kiến thức vào ứng dụng của đề tài. Tìm hiểu về các bộ điều khiển dùng trong hệ thống điều khiển điện tự động.
Tìm hiểu tổng quan về động cơ DC và phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC. Đối với khối hiển thị, do tính chất của màn hình LCD nên việc xem giá trị hiển thị từ xa bị hạn chế. Tính toán, thiết kế mạch điện để có thể điều khiển động cơ có công suất lớn hơn.
