ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
   ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD : Nguyễn Thành Luân Ký tên :
Nhóm
SVTH : Tăng Mã Minh MSSV : 20701485
SVTH : Đào Công Thuận MSSV : 20702386
Ngày bắt đầu : 20/09/2010
Ngày kết thúc : 26/12/2010
Ngày bảo vệ :

Tp HCM, tháng 12/2010
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 2


và những đặc tính tiện lợi nên băng tải là một phần không thể thiếu của một nhà máy.

Trước đây hệ thống băng tải thuần túy chỉ là hệ thống cơ khí từ động cơ qua bộ
giảm tốc để được vận tốc mong muốn. Như vậy muốn thay đổi nhiều tốc độ khác nhau
rất là khó khăn. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng hệ thống máy
tính và các thiết bị bán dẫn vào hệ thống cơ khí để điều khiển cho hệ thống cơ khí
ngày càng linh hoạt hơn ngày càng được sử dụng nhiều. Trong đồ án này nhóm em sẽ
trình bày thiết kế và thực hiện khiển bẳng tốc độ động cơ DC vận tốc băng tải theo
mong muốn với sai số thỏa mãn yêu cầu.

Trước khi đến với môn học, chung em chỉ có được những kiến thức rời rạc về cơ,
điện, và điều khiển và vẫn chưa liên kết tất cả các kiến thức đó thành một, môn học
này đã giúp chúng ta tôi luyện thêm những kĩ năng vốn có và vận dụng một cách có hệ
thống những kiến thức, lý thuyết đã được các thầy cô chỉ dạy trong ba năm qua.

Sau khi hoàn thành đề tài được giao, ta sẽ có một cái nhìn cơ bản và tổng quan
hơn về điều khiển, về Cơ điển tử. Và vì thế có thể nói môn học này là một môn học
cưc kì hữu ích, vừa đúc kết lại những gì đã biết, vừa làm tiền đề cho những gì chưa
biết.

Vì thế, em xin chân thành cảm ơn nhà trường đã đưa môn học này vào chương
trình giảng dạy, cám ơn các thầy cô đã chỉ bảo em trong suốt thời gian qua và đặc biệt
là thầy Nguyễn Thành Luân đã hướng dẫn chúng em trong môn học này. Do trình độ
còn hạn chế nên chúng không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện,
kính mong thầy cô thông cảm, chúng em sẽ cố gắng học tập, rèn luyện để hoàn thiện
mình hơn.

Sinh viên thực hiện

TĂNG MÃ MINH
CHƯƠNG 2 : Thiết kế mô hình Hình 2.1- Mô hình vẽ bằng phần mềm Solidwork Hình 2.2- Mô hình hoàn chỉnh

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 6

Thiết kế rulô : Hình 2.3- Rulô trước Hình 2.4- Rulô trước vẽ bằng solidwork Hình 2.5- Rulô sau

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 7

I
in
=I
out
vậy để B688 dẫn khi dòng nhỏ hơn 0,5A thì

V
EB
>0,7(v)

 I
in
.R
1
>0,7


1
0,7
R = = 7(
Ω)
0,1Ta chọn dẫn khi dòng 0,1A và chọn điện trở 10(Ω)

Hình 3.2- Mạch nguyên lý mạch nguồn 24v+5v
In 1 In 2 In 3 In 4 Động cơ
0 0 0 0 Tắt động cơ
1 0 0 1 Quay thuận
0 1 1 0 Quay nghịch
1 0 1 0 Thắng động lực

3.4. Mạch điều khiển :

Ta điều khiển vận tốc băng tải bằng cách điều khiển tốc độ động cơ. Ta chọn
phương án điều khiển bằng cách cấp xung, thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi
độ rộng xung (PWM).

Vậy ta chọn vi điều khiển là PIC16F887, vi điều khiển này thông dụng, và có
modul điều khiển động cơ bằng cách cấp xung PWM (Enhanced PWM).

Hình 3.7- Sơ đồ chân PIC16F887
PIC16F887 có 3 timer, ta sử dụng timer0 dùng đếm thời gian lấy mẫu, timer1
dùng ở chế độ đếm để nhận xung encoder, timer2 dùng cho modul PWM.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 11 Hình 3.8- Khối xuất PWM

Giao tiếp máy tính bằng phướng thức giao tiếp nối tiếp bất động bộ (UART-
Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

Hình 3.9- Khối giao tiếp với máy tính


Hình 4.1- Khối simulink Hình 4.2- Đồ thị đáp ứng

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 14 4.3. Lưu đồ giải thuật : Quay nghịch
Bắt đầu
Thiết lập timer0, timer1,
timer2, PWM, ADC,
UART, LCD.

tocdomm<100 hoặc
tocdomm>300
Nhập sai
Func = “F”
Quay thuận
Func = “R”
Tính tóan PID,
PWM, xuất
PWM.
Nhập sai
Kết thúc


Vận tốc
mong muốn
(mm/s)
Thời gian (s)
Thời gian
trung bình
(s)
Vận tốc trung
bình
(mm/s)
Sai số
(%)
Lần
1
Lần
2
Lần
3
100

42,10

42,30

42,84

42,41

106,10

6.01

140 30,27 30,39 30,30 30,32 148,42 6.01
150

28,31

28,22

28,07

28,20

159,57

6.38

160 26,55 26,46 26,47 26,49 169,85 6.16
170

24,89

25,13

25,04

25,02

179,86


5.79

220 19,34 19,38 19,54 19,42 231,72 5.33
230

18,56

18,52

18,52

18,53

242,81

5.57

240 17,61 17,70 17,79 17,70 254,24 5.93
250

17,15

16,98

17,04

17,06

263,83



290

14,62

14,65

14,71

14,66

306,96

5.85

300

14,06

14,15

14,20

14,14

318,32

6.11
1
Lần
2
Lần
3
100 45,10 45,30 45,12 45,17 99,62 0,38
110

40,80

41,03

40,92

40,92

109,98

0,02

120 37,44 37,44 37,51 37,46 120,12 0,10
130

34,77

34,53

34,58

34,63


169,28

0,42

180

25,03

25,17

25,16

25,12

179,14

0,48

190

23,62

23,83

23,70

23,72

189,74


0,59

230 19,56 19,61 19,74 19,64 229,16 0,36
240

18,66

18,91

18,85

18,81

239,28

0,30

250 18,07 18,08 18,03 18,06 249,17 0,33
260

17,43

17,43

17,33

17,40

258,67


0,13Nhận xét :
Sau khi sử dụng hàm nội suy, sai số đã đạt được thỏa yêu cầu.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 17

Phụ lục

Mạch điện mô phỏng bằng protues
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 18 Layout mạch công suất

Layout mạch nguồn
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 19 Layout mạch điều khiển

Chương trình cho vi điều khiển viết bằng hi-tech C :
/******************************************

void CalVantoc( void )
{
tocdoht = ( enc*( ( D*3.141592654)/(0.064*xung )));
tocdoht = ( 0.1702597403+1.058055844*tocdoht);
i = i%10;
vantoc[i] = tocdoht;
vtb = (( vantoc[0]+vantoc[1]+vantoc[2]+vantoc[3]+vantoc[4]

+vantoc[5]+vantoc[6]+vantoc[7]+vantoc[8]+vantoc[9])/10);
i++;
}

void Cal_PID( void )
{
Kp = ADC1value/25.5;
Ki = ADC2value/255.0;
Kd = ADC3value/25.5;
e_p = tocdomm - tocdoht;
e_i = e_p + e_temp;
e_d = e_p - e_temp;
e_temp = e_p;
PID = 0.6*Kp*e_p + Ki*e_i + Kd*e_d;
}

void interrupt isr( void )
{
//**********interrupt timer 0
if( T0IF & T0IE )
{
enc = TMR1L;

__delay_ms(20);
TRISB = 0x00;
TRISE0 = 0;
TRISE1 = 1;
TRISE2 = 0;
ANSEL = 0x00;
ANSELH = 0x00;
TRISA2=1;
TRISA3=1;
TRISD = 0x00;
TRISC2=0;
cfgTimer0();
cfgTimer1();
cfgTimer2();
cfgUART();
cfgADC();
cfgPWM1();
LCD_Init();

LCD_PutCmd ( CLEAR_DISP ); // clear screen
LCD_SetPosition ( LINE_2 + 2 ); // set line and offset on line
LCD_PutStr( "Minh & Thuan" ); while(1)
{
CalVantoc();
if(flag==1)
{
strcpy( func, "" );

{
P1M1 = 1;
WriteUART_str(buf);
setPWM( PWM );
LCD_SetPosition ( LINE_2 );
LCD_PutStr( " REVERSE " );
}
else {
setPWM(0);
WriteUART_str("input wrong \r");
}

sprintf( buf, "[%5.2f,%5.2f,%5.2f,%5.2f]\r", Kp, Ki, Kd, tocdoht );
sprintf( scr, "%5.2f ", vtb ); //string format
n = 0;
LCD_SetPosition ( LINE_1 );
LCD_PutStr( " v=" );
LCD_PutStr( scr );
LCD_PutStr( "(mm/s)" );
}
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 23

}

Nội dung thư viện config.h :

void cfgTimer0(void);
void cfgTimer1(void);

T1CKPS1 = 0;
TMR1CS = 1; //0=internal clock

GIE = 1;
PEIE = 0;
TMR1IE = 0; //enable interrupt timer 1
TMR1IF = 0; //reset interrupt flag
TMR1H = 0;
TMR1L = 0;
TMR1ON = 1; //enable timer 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 24

}

void cfgTimer2( void )
{
GIE = 1;
PEIE = 1;
TMR2IE = 0;
TMR2IF = 0;
TOUTPS0 = 0; // postscaler
TOUTPS1 = 0;
TOUTPS2 = 0;
TOUTPS3 = 0;
T2CKPS0 = 1; //prescaler
T2CKPS1 = 1;
PR2 = 249; //Period register
TMR2ON = 1;

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SVTH : TĂNG MÃ MINH – ĐÀO CÔNG THUẬN 25

unsigned char temp;
temp = 0;
while( data[temp] )
{
TXREG = data[temp];
while( !TRMT );
temp++;
}
}

void cfgADC( void )
{
//set analog port
ANSEL = 0b00001100;
ADCON0 = 0b11000000;
ADFM = 0; //0 = left
VCFG1 = 0; //Vref
VCFG0 = 0;

ADIE = 0;
ADIF = 0;
ADON = 1;
}

int getADC(unsigned char x)
{