Download miễn phí Điều khiển đo và cắt chiều dài bằng vi xử lý
Chương 1: Thuyết minh Thiết kế và vận hành mô hình
máy đo và cắt chiều dài. 1
I. Giới thiệu chung 1
II. Nguyên lí làm việc 2
III. Các Lưu đồ điều khiển hệ thống 8
Chương 2: Thiết kế phần cứng 13
1. Mạch Vi Xử Lí 13
2. Khối tạo địa chỉ 15
3. Khối giao tiếp Vi xử lý và RAM(62256) 18
4. Khối đếm xung 19
5. Khối hiển thị 20
6. Khối bàn phím 21
7. Khối Mạch động lực 22
8. Mạch đóng ngắt dao 23
Chương 3: Điều Chỉnh Vị Trí Động Cơ DC 25
I. Khái niệm 25
II. Điều khiển vị trí dùng các vòng phản hồi 25
III. Thuật toán điều khiển PID 26
IV. Điều khiển vị trí dùng logic mờ 39
Chương 4:
A. Động Cơ DC 41
I. Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ
độc lập hay kích từ kích thích song song 41
II. Đặc tính cơ của động cơ kích từ nối tiếp 49
III. Các phương pháp điều chỉnh tốc
độ động cơ điện một chiều 51
B. Bộ giải mã vị trí 54
I. Encoder số 54
Chương 5: Phụ lục 59
A. Giới Thiệu Vi Xử Lý AT89C52 59
B. Giới Thiệu Các IC Sử Dụng Trong Đề Tài 74
C. Chương trình điều khiển 80
Chương1:
Thuyết minh
Thiết kế và vận hành mô hình
máy đo và cắt chiều dài.
I.Giới thiệu chung:
1.1 .Sơ đồ nguyên lý mô hình máy đo và cắt chiều dài:
1.2. Bộ điều khiển mô hình máy cắt dùng để điều khiển 1 động cơ điện 1 chiều cùng với con lăn kéo chiều dài đối tượng cần cắt được cuộn trong Robbin , động cơ chạy với tốc độ tùy thuộc chiều dài, thời gian cài đặt. Điều khiển 1 dao cắt để cắt đối tượng khi động cơ đã kéo đúng chiều dài. Trong quá trình mô hình vận hành tín hiệu phản hồi được lấy về từ Encoder đưa vào bộ điều khiển xử lý, xuất tín hiệu điều khiển động cơ và dao cắt.
1.3. Bộ điều khiển sử dụng điện áp +5V lấy từ điện áp 220v(50Hz) qua bộ chỉnh lưu áp .
1.4. Động cơ điện 1 chiều để kéo đối tượng sử dụng áp+ 24V, kích tư + 24V, vì động cơ củ nên thông số không đầy đủ. Một dao cắt được làm từ Role sử dụng áp +110V.
1.5.Ngoài ra trong mô hình còn sử dụng hệ thống hãm bằng cơ khí gắn liền với Robbin.
II.Nguyên lí làm việc:
1.1 Nguyên lí làm việc của thiết bị điều khiển mô hình máy cắt mô tả trong hình dưới đây:
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển máy đo và cắt.
Trong đó:
Udk1: Điện áp điều khiển mạch động lực động cơ, có dạng áp xung với chu kì T cố định, T1 thay đổi tùy NFP
Udk2 : Điện áp điều khiển Relay đóng ngắt dao.
NFP : Sốxung phản hồi về từ Encoder.
NSP : Số xung đặt tương ứng với chiều dài cần cắt.
Umax : Điện áp cung cấp cho mạch động lực điều khiển động cơ.
Vi trí đặt : Chiều dài, thời gian cần đo và cắt đối tượng.
Khối hiển thị, bàn phím: khối hiển thị hiển thị chiều dài, số lần cắt. Khối bàn phím nhập chiều dài, thời gian thực hiện 1 lần cắt.
Khối điều khiển: Nhận tín hiệu từ Bàn phím, số xung NFP phản hồi từ Encoder. Đồng thời xuất tín hiệu điều khiển Led 7 đoạn, tín hiệu Udk1, Udk2 điều khiển động cơ, dao cắt.
1.2.Điều khiển động cơ: Nguyên lí điều khiển theo sai lệch của bộ điều khiển được thực hiện trong khối điều khiển. Các tín hiệu được tổng hợp bằng phương trình sau:
(1)
Trong đó:
Kp: hệ số khuyếch đại tỉ lệ theo phương pháp điều khiển vòng kín PID mà trong trường hợp này ta chỉ sử dụng khâu P. Hệ số KP phụ thuộc vào đặc tính động cơ.
EN : Sai số giữa tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi.
EN = NSP – NFP. (2)
DUTY_CYCLE : Ta gọi là chu kì nhiệm vụ. Nó được định nghĩa như sau:
(3)
Tín hiệu điều khiển Udk1 được tạo ra nhờ bộ điều khiển số. Nó có dạng xung với tần số T cố định. Biên độ thay đổi giữa 2 mức 0V, 5V. Khi DUTY_CYCLE thay đổi thì áp ra mạch động lực Udc cung cấp cho động cơ thay đổi khi đó tốc độ động cơ thay đổi theo.
Dựa vào biểu thức (1), Kp không đổi , DUTY_CYCLE thay đổi theo EN :
EN = 0, DUTY_CYCLE = 0 , Udc =0 , động cơ dừng.
EN=NSP, DUTY_CYCLE = 100 , Udc= Umax , động cơ hoạt động ở chế độ định mức.
Ta có: (4)
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/23/dieu_khien_do_va_cat_chieu_dai_bang_vi_xu_ly.6DMkJGeH5k.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-32005/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
iều chỉnh. Phương pháp này dùng bộ biến đổi phức tạp như cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ điều khiển dùng phương pháp chỉnh lưu …
Điều chỉnh tốc độ bằng phương điều rộng xung :
Điều áp bao gồm những xung có độ rộng thay đổi được và biên độ là hằng số. Yêu cầu làm mạch có khả năng đóng ngắt tần số cao, có thể đóng ngắt cho từng ngắt khác nhau. Các loại mạch này thích hợp cho mạch động lực dùng Transistor công suất, việc ngắt nhiều lần, nếu ta thay đổi được sóng hài bậc cao.
Trong các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, ta nhận thấy để điều chỉnh tốc độ cần có dãi điều chỉnh rộng, đòi hỏi chất lượng điều chỉnh tốc độ cao. Do đó chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp điều rộng xung là thay đổi được tON và fxung = 1/T = const.
B. Bộ giải mã vị trí
I. Encoder số :
Mỗi một Encoder số bao gồm một đĩa tròn với các vạch kẻ mẫu ở trên. Các vạch mẫu này được đọc bởi các đầu cảm biến. Đĩa này thường đi kèm với trục quay của nó, trục này làm quay những mẫu phát ra tín hiệu cho mỗi vị trí nhận được. Cách ghi các mã trên đĩa phụ thuộc vào các mẫu trên nó.
Phân loại theo cấu tạo vật lý thì hiện nay Encoder thường có 3 loại : Encoder tiếp xúc, Encoder từ trừơng và Encoder quay.
Encoder tiếp xúc :
- Điểm tiếp xúc thực tế của loại Encoder này là giữa đĩa và đầu đọc thông qua chổi than. Loại này có nhược điểm là tạo ra ma sát, hao mòn, bụi bẩn do mọt than, xuất hiện điện trở tiếp xúc, gây ra rung động… làm giảm độ chính xác và tuổi thọ.
- Độ phân giải của Encoder phụ thuộc vào đường rãnh và độ chính xác nhỏ nhất của một rãnh có thể có được trên đĩa, độ phân giải có thể đạt 10 rãnh trên đĩa, Độ phân giải có thể tăng lên bằng cách ghép nhiều tầng đĩa hay dùng bộ đếm lên/xuống cho trạng thái cao nhất của bit.
Encoder từ trường :
Đối với Encoder từ trường thì đĩa quay của nó được tráng một lớp vật liệu từ, trong đó những vạch mẫu không được phủ. Các vạch này được đọc bằng một đầu đọc nam châm. Rõ ràng với ưu điểm này thì Encoder từ trường có tuổi thọ cao hơn Encoder tiếp xúc.
Encoder quang :
Encoder quang là loại thông dụng nhất nhờ có độ chính xác cao và dùng ánh sáng của bàn dẫn. Encoder có 3 bộ phận : đĩa Segment có những phần trong suốt cho ánh sáng đi qua và những phần không cho ánh sáng đi qua, một nguồn sáng cùng với một hệ thống hỗ trợ chiếu sáng, bộ phân cảm biến ánh sáng ( Photocell ).
Hầu hết Encoder được sản xuất với độ chính xác cao, một Segment có bề dày xấp xỉ 12 micros. Độ phân giải của Encoder quang thông thường có thể đạt đến 14 bits.
Hiện nay trên thị trường có 2 loại Encoder số :
Bộ giải mã tuyệt đối ( Absolute Encoder ) :
Là loại thiết bị mã hóa mà các tín hiệu mã đầu ra song song để chỉ thị góc quay tuyệt đối của trục. Loại này không cần bộ đếm để điếm xung mà vẫn có thể biết góc quay của trục thiết bị mã hóa.
Cũng giống như nhiều loại Encoder khác, bộ giải mã tuyệt đối gồm một đĩa tròn, trên đó có những khoảng trong suốt và đục. Anh sáng có thể xuyên qua những phần trong suốt đến bộ cảm biến quang ( Photo transistor ), khi đĩa quay thì bộ cảm biế bật lên 1 và phần ánh sáng bị chặn bởi những phần đục làm cảm biến quang xuống 0. Như vậy cảm biến quang sẽ tạo thành những xung tuần tự:
Khi thiết bị mã hóa này được sử dụng với cùng một thiết bị khác, thì vị trí 0 của trục xem như góc tọa độ. Khi trục của thiết bị mã hóa quay về tọa độ góc này thì góc quay có thể được hiển thị trên bộ chỉ thị của máy. Tín hiệu đầu ra của thiết bị mã hóa không bị ảnh hưởng bởi nhiễu của thiết bị đóng, ngắt và không yêu cầu điều chỉnh góc quay chính xác. Hơn nữa, thậm chí nếu tín hiệu mã hóa đầu ra không thể đọc vì trục quay quá nhanh, thì góc quay chính xác được ghi khi tốc độ quay giảm xuống, hay ngay khi nguồn cho thiết bị mã hóa bị ngắt. Thêm nữa, mã hóa sẽ không hoạt động do sự rung động của các thiết bịsử dụng nó.
Loại thiết bị mã hóa tuyệt đối, có độ phân giải cao hơn và cho ra các giá trị thay đổi trong phạm vi rộng hơn so với thiết bị mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder ).
Thiết bị mã hóa tăng dần ( Incremental Encoder )
Là loại thiết bị mã hóa có dãy xung ra phù hợp với góc của trục quay. Thiết bị mã hóa này không có xung ra khi trục không làm việc. Do đó cần có một bộ đếm để xung ra.
Thiết bị mã hóa cho biết vị trí của trục quay bằng số xung được đếm. Dạng thiết bị mã hóa này chỉ có 1 hay 2 kênh ngõ ra :
+Loại 1 chiều ( chỉ có đầu kênh A ) là loại chỉ sinh ra xung khi trục quay.
+Loại 2 chiều ( có đầu ra kênh A và B ) cũng có thể cho biết chiều của trục quay, nghĩa là thuận chiều kim đồng hồ. Ngoài ra còn có đầu dây trung tính ( xung Z ) cho mỗi vòng quay, có nghĩa là nếu quay được 1 vòng thì xung Z lên 1.
- khi đĩa quay theo chiều kim đồng hồ
-Khi đĩa quay theo chiều kim đồng hồ thì xung track 1 (B) trễ pha hơn xung track 2 (A).
-Ngược lại, khi đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ thì xung track 1 (B) nhanh pha hơn xung track 2 (A).
*Quay thuận chiều kim đồng hồ :
Đầu A vượt quá B ( độ lệch pha ) = 90 +- 45 (T/4 +- T/8)
*Quay ngược chiều kim đồng hồ :
Một số thuật ngữ cơ bản để xác định Encoder:
*Điện áp nguồn : Điện áp đặt trên 2 đầu Encoder.
*Dòng tiêu thụ : Dòng điện lớn nhất có thể chạy qua Encoder khi đặt điện áp nguồn.
*Tần số đáp ứng cực đại :
-Là tần số lớn nhất mà thiết bị mã hóa quay có thể đáp ứng. Với dạng mã hóa tăng dần, tần số này tương ứng với xung ra trong 1 giây. Vì vậy thiết bị phải thỏa mãn quan hệ sau :
( Số vòng quay + 60 vòng/phút ) x độ phân giải <= tần số đáp ứng lớn nhất
*Momen quán tính :
-Là moment của quán tính trục quay. Moment quán tính càng nhỏ trục được dừng càng nhanh và êm.
*Đầu ra A và B:
Đối với thiết bị mã hóa 2 chiều thì người ta sử dụng 2 đầu ra song song để xác định trục quay theo chiều kim đồng hồ(CCW) dựa trên độ lệch pha của đầu ra A và B. Mặc dù độ lệch pha lý tưởng90 +- 0 song sai số cho phép đến +-45. Ngoài ra còn có xung chuẩnở đầu ra cho mỗi vòng quay của trục thiết bị, chức năng chỉ thị 0 này cùng với thiết bị mã hóa dạng số được dùng để đặt tại điểm 0 của một bộ đếm nối bên ngoài hay trạng thái nghỉ của bộ nhận biết vị trí.
*Độ phân giải:
Đối với loại mã hóa tăng dần, thì thuật ngữ này ứng với số
xung đầu ra cho mỗi vòng quay của trục.
*Tải trọng trục:
Là tải lớn nhất mà trục có thể chịu được. Tải trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của trục.
*Tốc độ quay:
Là tốc độ quay lớn nhất mà thết bị mã hóa có thể chịu đựng về mặt cơ học.
Moment khởi động :
Là Moment cần để khởi động trục quay từ trạng thái nghỉ, Moment khởi động càng nhỏ thì trục quay càng êm.
Chương 5: Phụ lục.
A. GIỚI THIỆU VI XỬ LÝ AT89C52
&
VI ĐIỀU KHIỂN HỌ MCS-51MCS-51tm
Là họ vi điều khiển do hãng intel sản xuất vào đầu những năm 80 và ngày nay đã trở thành một chuẩn tron...
