I. Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ vi điện tử các hệ thống điều khiển dần dần được tự động hoà. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, vi điều khiển…được ứng dụng vào các lĩnh vực điều khiển thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp,việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt được nhiệt độ làm việc của hệ thống, dây chuyền sản xuất …,giúp ta biết được tình trạng làm việc của các yêu cầu và có những xử lý kịp thời để tránh hư hỏng và giải quyết các xự cố xảy ra.
Để đáp ứng được yêu cầu đo và không chế nhiệt độ tự động, thì có nhièu phương pháp để thực hiện. Nghiên cứu khảo sát các vi xử lý và vi điều khiển, nhóm chúng em đã thấy rằng việc khống chế nhiệt độ bằng động cơ bước có nhiều ưu điểm như: dễ dàng điều khiển vận tốc động cơ để khống chế nhiệt độ nhờ vào quạt gió…
Do trong điều kiện hạn chế về kinh tế, thời gian và trình độ nên nhóm chúng em chỉ dừng lại ở việc mô phỏng điều chỉnh vận tốc động cơ tự động theo nhiệt độ môi trường và phần nhiệt độ môi trường này được hiện thị thông qua Led 7 thanh.
II. Mục đích Thiết kế
- Phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển và vi xử lý tạo ra những sản phẩm tiên tiến có độ tích hợp cao về công nghệ.
- Việc thực hiện đề tài này giúp chúng em được tiếp cận với thực tế, phát huy những kiến thức đã được học trong môn Vi xử lý.
- Qua đây có thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau khi ra trường có thể tham gia ngay vào các hoạt động sản xuất trong xã hội.
III . Giới thiệu về nội dung đề tài
- Đề tài
Điều khiển tốc độ động cơ theo sự biến đổi của nhiệt độ môi trường
2. Chức năng của hệ thống
- Đo, xử lý và hiện thị nhiệt độ của môi trường thông qua hệ thống LED7 thanh.
- Điều khiển tốc độ động cơ bước theo nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt độ tăng thì vận tốc động cơ (cánh quạt ) tăng và khi nhiệt độ giảm tốc độ giảm. Động cơ có khả năng đảo chiều quay để phục vụ nhiều mục đích khác nhau.
Chương II
Thiết kế
- Nhiệm vụ thiết kế
- Thiết mạch đo nhiệt độ và điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ sử dụng máy tính .Vậy ta cần trình tự thiết kế như sau :
+ Mạch cảm biến
+ Bộ chuyển đổi số tương tự
+ Mạch Vi điều khiển
+ Bộ giải mã địa chỉ và hiện thị nhiệt độ thông qua LED7
+ Thiết kế khối công suất cho động cơ
+ Viết chương trình điều khiển
- Sơ đồ khối hệ thống
- Bộ cảm biến ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của nguồn nhiệt và chuyển về đại lượng điện.
- Bộ biến đổi ADC chuyển tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital đưa vào Mạch ghép nối .
- Khối Vi điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu số từ khối ADC và đưa vào xử lý cho ra tín hiệu hiện thị và xuất xung điều khiển ra khối công suất.
- Mạch công suất có tác dụng điều khiển động cơ
- Động cơ bước
- Khối hiện thị hiển thị nhiệt độ môi trường hiện thời
II. Thiết kế và phân tích nguyên lý của từng khối
1.Bộ cảm biến
Để đo được nhiệt độ cần có một đầu đo thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ chuyển từ nhiệt độ môi trường qua tín hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng đối với hệ thống này ta sử dụng IC cảm biến. Các IC cảm biến có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẻ. Một trong số đó là LM35, là loại thông dụng trên thị trường hiện nay đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch.
- Một số đặc tính kỹ thuật của LM35
- LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV /1oC
- Độ chính xác cao, tính nay cảm biến nhiệt độ nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ -55oC đến 150oC, tín hiệu ra tuyến tính với những thay đổi kỹ thuật của tín hiệu vào.
- Thông số kỹ thuật
+ Tiêu tán công suất thấp
+ Dòng làm việc 138A – 141A
+ Khoảng điện áp làm việc là 4-30V
+ sai số dòng tĩnh 3A
+ Sự thay đổi dòng theo nhiêt độ là 0,7A/0C
- Đặc tính điện
- Theo thông số nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và ngõ ra điện áp ra như sau :
Vout = 250mV tại 250C
1500mV tại 1500C
55mV tại -550C
- Thiết kế mạch cảm biến:
- Tính toán và lựa chọn linh kiện
Ta chọn R sao cho R= Vs/50uA
2. Mạch ADC
a. Giới thiệu về ADC 0804
- Một số đặc tính kỹ thuật của ADC 0804
+ Không yêu cầu một giao diện logic nào để ghép nối với VXL
+ Thời gian chuyển đổi nhỏ hơn 100;s
+ Có bộ dao động nội
- Nguyên lý hoạt động của ADC 0804:
ADC bắt đầu hoạt động khi chân CS và WR đồng thời ở mức thấp (tích cực ).Chân INTR được reset để ở mức cao ( không tích cực ) Tín hiệu analog ỏ các chân VIN+ và VIN- được đưa vào lấy mẫu và mã hoá trong 8 xung clock nội của 0804. Sau dó chân INTR được chuyển xuống mức thấp (tích cực) báo hiệu cho vi điều khiển quá trình chuyển đổi ADC đã hoàn tất. Vi điều khiển đưa tín hiệu mức thấp vào chân RD của 0804 để lấy dữ liện ra . (Chân RD và CS có thể được nối đất). Quá trình chuyển đổi tiếp theo lại bắt đầu khi CS và WR nhận được tín hiệu ở mức thấp ( từ vi điều khiển )
b. Sơ đồ lắp:
3. Mạch Vi điều khiển
a. Giới thiệu sơ lược về 89C51
IC vi điều khiển 89C51 tương thích với họ MSC51 có các đặc điểm sau :
+ 4Kbyte FLASH ROM
+ 128 Bytes RAM
+ 4 Port 8bit
+ Hai bộ định thời 16 bit
+ Có một port nối tiếp
+ Có thể mở rộng để 64KB bộ nhớ chương trình ngoài.
+ Bộ xử lý bit
Sơ đồ chân của 89C51
............................................................
