Luận Văn 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 hoặc 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)