Đang tải... (xem toàn văn)
mạch điều khiển tốc độ dùng nguồn 1 chiều Máy biến áp: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có cùng tần số và giá trị thích hợp với yêu cầu. Mạch chỉnh lưu: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều U= không bằng phẳng ( đập mạch). Bộ lọc: có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch thành điện áp một chiều U 01 ít nhấp nhô hơn. Bộ ổn áp (ổn dòng) một chiều : có nhiệm vụ ổn định điện áp ( dòng điện) ở đầu ra U 02 ( I t ) không đổi.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN I ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH KHÍ ĐỘNG HỌC ĐƠN GIẢN Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm Họ tên: MSSV Nguyễn Văn Tiến 20133955 Trần Văn Tuấn 20134342 Nguyễn Đình Bắc 20130312 Giáo viên hướng dẫn: TS CUNG THÀNH LONG HÀ NỘI, 5/2015 Lời mở đầu Ngày nay, thiết bị điện tử trở nên phổ biến đóng vai trò quan trọng đời sống người Ví dụ quanh ta có nhiều sản phẩm lò vi sóng, nồi cơm điện, điều hòa ô tô, máy bay, tàu thủy, đầu đo, cấu chấp hành thông minh, robot v.v… Ta thấy thiết bị điện tử có mặt nơi sống Qua môn học học trường giúp em hiểu thiết bị điện tử mà em tiếp xúc cấu tạo làm để tạo chúng, thông qua việc bắt tay vào làm Đồ án 1, tìm hiểu thực đề tài “ Thiết kế mô hình khí động học đơn giản” , giúp em hiểu kĩ học thông qua nâng cao hiểu biết thân Bản báo cáo bao gồm năm phần: • Nêu ý tưởng hướng giải vấn đề • Lựa chọn linh kiện • Viết chương trình thiết kế mạch mô mạch • Thiết kế mạch thực mô hình hầm gió • Hoàn thiện sản phẩm trình bày chi tiết trình tìm hiểu thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy Cung Thành Long tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài Do thời gian thực kiến thức hạn chế nên nhiều sai sót trình thực đề tài, mong bổ sung đóng góp thầy cô bạn Trân trọng chân thành cám ơn! Nhóm sinh viên thực Nguyễn Đình Bắc Nguyễn Văn Tiến Trần Văn Tuấn MỤC LỤC Phần một: Nêu ý tưởng Xuất phát từ nhiệm vụ thư :” Thiết kế mô hình khí động học đơn giản Cụ thể mô hình buồng thông gió để kiểm tra tốc độ gió tác động lên đối tượng máy bay Từ đưa tín hiệu cảnh báo mức độ nguy hiểm.” nhóm em xây dựng ý thiết kế hệ thống hoạt động chế độ điều khiển tay thông qua phím bấm tăng giảm Sử dụng động điện chiều để làm quạt gió thổi trực tiếp vào buồng gió Khi hệ thống cấp nguồn, động quay Đầu tiên tốc độ quay thấp sau tốc độ tăng dần lên cách bấm nút tăng làm tốc độ gió thổi vào hầm gió tăng lên tương ứng Ở ta chia làm cấp Từ cấp đến cấp ta sử dụng đèn led để lần tăng lên cấp có thêm đèn led sáng đồng thời hiển thị lên hình LCD mức Khi tăng lên cấp thứ cấp gió mà cánh máy bay kết cấu khí không chịu áp lực khí bị bẻ cong, vặn xoắn báo đèn led có màu sắc khác bốn đèn led lại kèm theo tín hiệu còi vang lên để người điều khiển biết giảm tốc độ động thông qua xác định giới hạn tốc độ gây nguy hiểm để đưa phương án thiết kế hợp lí Sơ đồ khối: Cách hoạt động hệ thống: Tín hiệu điều khiển đưa từ khối điều khiển thông qua phím ấn tăng, giảm Tín hiệu đưa đến khối chấp hành động điện chiều Động quay sau tín hiệu gửi tới khối xử lý sử dụng 89s52 Tín hiệu qua khối xử lý đưa tới khối hiển thị báo hiệu đèn led nối với cổng p0 vi xử lý để thể cấp độ gió, hình LCD nối với cổng p3 để hiển thị tốc độ gió Khi tốc độ quay tăng lên đến mức nguy hiểm vi xử lý gửi tín hiệu làm đèn led nháy còi báo động vang lên yêu cầu giảm tốc độ động Toàn hệ thống cấp nguồn từ khối nguồn chiều 5v Phần hai: Lựa chọn linh kiện Khối nguồn Khối nguồn có chức biến đổi điện áp để cung cấp nguồn điện ổn định cho toàn hệ thống Có nhiều phương án lựa chọn khối nguồn cấp điện cho hệ thống dùng nguồn chiều từ pin, acquy, mạch nguồn chỉnh lưu… - Sử dụng pin acquy có ưu điểm đơn giản không linh hoạt - Sử dụng mạch nguồn chỉnh lưu phức tạp việc thiết kế phần cứng nhỏ gọn, dễ dàng lựa chọn điện áp theo yêu cầu thiết kế => Vì nhóm em lựa chọn mạch ngồn chỉnh lưu Mô hình mạch chỉnh nguồn chỉnh lưu: Chức khối : - Máy biến áp: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U thành điện áp xoay chiều U2 có tần số giá trị thích hợp với yêu cầu - Mạch chỉnh lưu: dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U thành điện áp chiều U= không phẳng ( đập mạch) - Bộ lọc: có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch thành điện áp chiều U 01 nhấp nhô - Bộ ổn áp (ổn dòng) chiều : có nhiệm vụ ổn định điện áp ( dòng điện) đầu U 02 ( I t ) không đổi - Máy biến áp cuộn dây có tác dụng hạ áp từ nguồn 220V xuống 12V để đưa vào mạch chỉnh lưu - Mạch chỉnh lưu sử dụng mạch chỉnh lưu cầu đơn giản phổ biến - Đối với mạch ổn áp sử dụng ổn áp loại bù nhiên gặp khó khăn việc thiết kế nên nhóm em chọn sử dụng ổn áp dùng IC tuyến tính đơn giản giá rẻ phổ biến thị trường Theo yêu cầu thiết kế điện áp đầu 5V nên nhóm chọn IC 7805 Sơ lược LM 7805: Hình 1.1 IC 7805 - Dòng cực đại trì 1A Dòng đỉnh 2.2A Công suất tiêu tán cực đại không dùng tản nhiệt: 2W Công suất tiêu tán dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W Công suất tiêu tán ổn áp nối tiếp tính sau: Pd = (Ui - Uo) x I Trong đó: Ui - áp lối vào Uo - áp lối I - dòng sử dụng Nếu đặt Ui cao làm công suất tiêu tán IC lớn -> giảm hiệu suất Với 7805 cần có lối vào 7V - Công suất tiêu tán max 2W - Dòng max 1A - Chênh lệch áp vào tối thiểu (Ui - Uo) = Pd / I = V Sơ đồ ổn áp dùng IC 7805: Hình 1.2 Các nối chân IC 7805 tụ lọc C = 470, tụ C = 220 Sơ đồ mạch nguồn: Hình 1.3: Sơ đồ mạch nguồn dùng IC 7805 Khối điều khiển Khối điều khiển ( phần cứng) bao gồm hệ thống nút nhấn để điều chỉnh tốc độ quay động cơ, qua điều chỉnh tốc độ gió theo mong muốn Nút nhấn bao gồm: nút on/off, nút tăng(up), nút giảm (down) nút reset Trên thị trường có nhiều loại nút nhấn, đa dạng mẫu mã, ta sử dụng loại nút nhấn chân mục đích sử dụng ấn nhả, chi phí thấp mà hoạt động ổn định Đề cử loại nút nhấn chân 3x6x2.5mm SMD có giá thị trường 1000đ/c Hình ảnh cho loại nút nhấn chân Hình 2.1 Nút nhấn chân Khối chấp hành Sử dụng động điện để tạo nguồn gió thổi vào đường hầm Trên thị trường có nhiều loại động điện Có thể lựa chọn loại động phù hợp trước tiên cần tìm hiểu động điện 3.1 Giới thiệu 3.1.1 Động điện sử dụng đâu Động điện thiết bị điện học giúp chuyển điện thành Cơ sử dụng để, chẳng hạn, quay bánh công tác bơm, quạt quạt đẩy, chạy máy nén, nâng vật liệu,vv… Các động điện sử dụng dân dụng (máy xay, khoan, quạt gió) công nghiệp Đôi động điện gọi “sức ngựa” ngành công nghiệp ước tính, động sử dụng khoảng 70% toàn tải điện ngành công nghiệp 3.1.2 Động điện hoạt động Phần động điện gồm phần đứng yên (stator) phần chuyển động (rotor) quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Phần lớn động điện họat động theo nguyên lý điện từ, loại động dựa nguyên lý khác lực tĩnh điện hiệu ứng điện áp sử dụng Cơ chế hoạt động chung tất động giống nhau: • • • • Dòng điện từ trường chịu tác dụng từ lực Nếu dây dẫn khép mạch, hai nhánh đối xứng mạch chịu lực tác dụng ngược chiều (ngẫu lực) theo phương vuông góc với véc tơ đường sức từ Ngẫu lực tạo mô men làm quay cuộn dây Các động thực tế có số mạch vòng phần ứng để tạo mô men đồng tạo từ trường nhờ xếp hợp lý nam châm điện, gọi cuộn cảm Để hiểu rõ động cơ, cần hiểu tải động Tải liên quan đến mô men đầu động ứng với tốc độ yêu cầu Tải thường phân thành ba nhóm: 10 Khi chế độ hiển thị hàng: địa từ 00H đến 4FH Khi chế độ hiển thị hàng, địa từ 00h đến 27H cho hàng thứ nhất, từ 40h đến 67h cho hàng thứ Read BF and address Write data to CG or DDRAM Read data from CG or DDRAM Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx =[BF] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] (RS=0,R/W=1) Như đề cập trước đây, cờ BF bật, LCD làm việc lệnh (nếu có) bị bỏ qua cờ BF chưa mức thấp Cho nên, lập trình điều khiển, phải kiểm tra cờ BF trước ghi liệu vào LCD Khi đọc cờ BF, giá trị AC xuất bit [AC] Nó địa CG hay DDRAM tùy thuộc vào lệnh trước Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [Write data] (RS=1, R/W=0) Khi thiết lập RS=1, R/W=0, liệu cần ghi đưa vào chân DBx từ mạch LCD chuyển vào LCD địa xác định từ lệnh ghi địa trước (lệnh ghi địa xác định vùng RAM cần ghi) Sau ghi, đếm địa AC tự động tăng/giảm tùy theo thiết lập Entry mode Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [Read data] (RS=1, R/W=1) Khi thiết lập RS=1, R/W=1,dữ liệu từ CG/DDRAM chuyển MPU thông qua chân DBx (địa vùng RAM xác định lệnh ghi địa trước đó) Sau đọc, AC tự động tăng/giảm tùy theo thiết lập Entry mode, nhiên nội dung hiển thị không bị dịch bất chấp chế độ Entry mode 92 Phụ lục 4: code chương trình #include unsigned char k,i; char dem=0; sbit PWM_PIN = P2^2; sbit UP =P1^0; sbit DOWN =P1^1; sbit lcd_rs=P2^0; sbit lcd_en=P2^1; #define lcd_data P3 unsigned int T, Ton, Toff; unsigned char Ton_h_reload, Ton_l_reload, Toff_h_reload, Toff_l_reload; void delay(unsigned int time) { while(time ); } 93 void lcd_cmd(unsigned char cmd) //ham gui lenh { lcd_rs=0; lcd_data=cmd; lcd_en=0; lcd_en=1; if(cmd >8; Ton_l_reload = (65536-Ton)&0x00FF; Toff_h_reload = (65536-Toff)>>8; Toff_l_reload = (65536-Toff)&0x00FF; 95 TH0 = Ton_h_reload; TL0 = Ton_l_reload; } void lcd_out(unsigned char row,unsigned char col,char* str) { unsigned char cmd; cmd=(row==1?0x80:0xC0)+col-1; lcd_cmd(cmd); lcd_out_cp(str); } void PWM_Init(unsigned int ck) { PWM_PIN = 1; TMOD &= 0xF0; // Xoa di cac bit chon mode cua Timer0 TMOD |= 0x01; // Timer0 hoat dong o mode ET0 = 1; // Cho phep ngat Timer0 EA = 1; // Cho phep ngat toan cuc T = ck; Ton = T/2; // Duty Cycle = 50% Toff = T - Ton; Ton_h_reload = (65536-Ton)>>8; Ton_l_reload = (65536-Ton)&0x00FF; Toff_h_reload = (65536-Toff)>>8; Toff_l_reload = (65536-Toff)&0x00FF; TH0 = Ton_h_reload; TL0 = Ton_l_reload; } void PWM_Start() { TR0 = 1; } void PWM_Stop() { TR0 = 0; } // Timer0 bat dau dem // Timer0 ngung dem 96 // duty: den 100 void PWM_Set_Duty(unsigned char duty) { if(duty == 0) { PWM_PIN = 0; ET0 = 0; } else if(duty == 100) { PWM_PIN = 1; ET0 = 0; } else { Ton = ((unsigned long)T)*duty/100; Toff = T - Ton; Ton_h_reload = (65536-Ton)>>8; Ton_l_reload = (65536-Ton)&0x00FF; Toff_h_reload = (65536-Toff)>>8; Toff_l_reload = (65536-Toff)&0x00FF; ET0 = 1; } } void chedo(unsigned char x) { PWM_Init(1000); // T = 1000us = 1ms k=25*x; PWM_Set_Duty(k); PWM_Start(); } void main() { lcd_init(); while(1) { if(UP==0) 97 {delay(100); if(UP==0) dem++; if(dem>5) dem=5; } if(DOWN==0) {delay(100); if(DOWN==0) dem ; if(dem5) dem=5; } if(DOWN==0) {delay(100); if(DOWN==0) dem ; if(dem[...]... về bảo trì hơn Động cơ cảm ứng xoay chiều rẻ tiền (chỉ bằng một nửa hoặc non nửa giá của động cơ một chiều cùng công suất) và có hệ số tỷ lệ công suất: trọng lượng cao (gấp đôi tỷ lệ công suất: trọng lượng của động cơ một chiều) a Động cơ đồng bộ Động cơ đồng bộ là động cơ xoay chiều, hoạt động ở tốc độ không đổi xác định bởi tần số của hệ thống Động cơ loại này cần có dòng điện một chiều (DC) để 16... trục của động cơ Ưu điểm chính của động cơ một chiều so với động cơ xoay chiều là dễ điều khiển tốc độ hơn động cơ xoay chiều Bù lại, động cơ xoay chiều có thể được lắp thêm bộ điều khiển biến đổi tần số, tuy nhiên dù thiết bị này giúp cải thiện việc điều khiển tốc độ nhưng chất lượng điện lại giảm Động cơ cảm ứng (còn gọi là động cơ không đồng bộ hoặc dị bộ) là động cơ phổ biến nhất trong công nghiệp... không có i Như vậy ta đã có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ - Nhận xét: Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều nhưng chỉ có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp Uư đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vì nó thu được đặc tính cơ có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn... = Sức điện động cảm ứng (vôn) Φ = từ thông, tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện N = tốc độ quay, vòng/phút M = mô men điện từ Ia = dòng điện phần ứng K = hằng số Phân loại động cơ điện một chiều a Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Nếu dòng kích từ được cấp từ một nguồn riêng, thì đó là động cơ một chiều kích từ độc lập 13 Hình 3.3: Sơ đồ điện động cơ điện kích từ độc lập Tốc độ động cơ trên thực... cuộn dây này lệch nhau 1200 Hình 3.8: Động cơ cảm ứng b.2 Phân loại động cơ không đồng bộ Có thể phân động cơ không đồng bộ thành hai nhóm chính • • Động cơ không đồng bộ một pha Chỉ có một cuộn dây stato, hoạt động bằng nguồn điện một pha, có một rôto lồng sóc và cần một thiết bị để khởi động động cơ Hiện nay, đây là loại động cơ phổ biến nhất sử dụng trong các thiết bị tại gia đình như quạt, máy giặt,... men thường thay đổi ngược với tốc độ Những máy công cụ là ví dụ điển hình về tải công suất không đổi 3.2 Các loại động cơ điện Các loai động cơ được phân loại dựa trên nguồn cung năng lượng, cấu trúc động cơ và cơ chế vận hành Hình 3.1: Các loại động cơ điện chính 3.2.1 Động cơ một chiều Động cơ một chiều, như tên gọi cho thấy, sử dụng dòng điện một chiều Động cơ một chiều được sử dụng trong các ứng... tải và đem động cơ đến bộ phận kiểm tra để thực hiện một số kiểm tra Kết quả của những lần kiểm tra được so sánh với thông số hoạt động chuẩn của động cơ do nhà sản xuất cung cấp 3.4.2 Tải của động cơ a Mục đích đánh giá tải động cơ điện Bởi vì rất khó đánh giá hiệu suất của động cơ trong điều kiện vận hành bình thường, có thể đo tải của động cơ như là một chỉ số đánh giá hiệu suất của động cơ Khi tải... Cần tránh vận hành động cơ nối tiếp ở chế độ không tải vì động cơ sẽ tăng tốc không thể kiểm soát được Động cơ nối tiếp phù hợp với những ứng dụng cần mô men khởi động lớn, như cần cẩu và tời Hình 3.5: Sơ đồ điện động cơ điện kích từ nối tiếp Phương trình mô tả động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: U = Eư + IưRư + Iktnt Rktnt và Iư = I = Iktnt d Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp Động cơ kích... 15 Tổn thất cơ khí của động cơ 5 Hiệu suất của động cơ có thể định nghĩa là “tỷ số của công suất đầu ra hữu dụng của động cơ với công suất đầu ra toàn phần.” Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ bao gồm: • • • • Lão hóa: động cơ mới hoạt động hiệu quả hơn Công suất Với phần lớn các thiết bị, hiệu suất của động cơ tăng khi làm việc ở công suất định mức Tốc độ Các động cơ tốc độ cao hơn... Sơ đồ điện động cơ điện kích từ hỗn hợp Phương trình mô tả động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: U = Eư + IưRư + Iktnt Rktnt và Iư = I – Ikt// = Iktnt – Ikt// 3.2.2 Động cơ xoay chiều Động cơ xoay chiều (AC) sử dụng dòng điện đổi chiều theo chu kỳ Một động cơ xoay chiều có hai phần điện cơ bản: một “stato” và một “rôto” Stato là bộ phận đứng yên và rôto là bộ phận quay, làm quay trục của động cơ