HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ và tên: Ngô Quang Vi. Cơ quan làm việc: Trường Đại học Quản lý Công nghệ Hải Phòng Nội dung giảng dạy: Điều khiển động cơ một chiều bằng bộ vi xử lý STM32F4. GIẢNG VIÊN TỐT NGHIỆP MẪU BÌNH LUẬN Họ tên giảng viên: Ngô Quang Vi.
Hướng: Tự động hóa công nghiệp Nội dung bài học: Toàn bộ chủ đề. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Giới thiệu dòng vi điều khiển STM32
- Vi xử lý
- Vi điều khiển(microcontroller)
Bộ xử lý có thể lưu trữ kết quả vào bộ nhớ thông qua các bus. Kiến trúc máy tính tập lệnh phức tạp: Máy tính tập lệnh phức tạp (CISC) là một tập lệnh phức tạp nên sẽ mất rất nhiều thời gian để thực thi; Tập lệnh phức tạp có thể bao gồm xử lý opcode và toán hạng, v.v. tốc độ thực thi lệnh sẽ chậm. Tùy thuộc vào chương trình và thiết bị ngoại vi bạn sử dụng, bạn có thể chọn bộ xử lý cần thiết để thực hiện.
Nó cũng là một máy tính nhỏ, trong đó CPU, bộ nhớ (RAM, ROM), thiết bị ngoại vi I/O, bộ định thời và bộ đếm được nhúng trong một mạch tích hợp (IC) trong đó bộ vi xử lý và tất cả các khối này được kết hợp thành một bảng thông qua hệ thống xe buýt. Bộ vi điều khiển có thể dễ dàng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi bên ngoài như cổng nối tiếp, ADC, DAC, Bluetooth, Wi-Fi, v.v. Quá trình giao tiếp nhanh hơn so với bộ vi xử lý.
Đặc điểm nổi bật của STM32
- Sự tinh vi
- Sự an toàn
- Tính bảo mật
- Phát triển phần mềm
- Dòng Performance và Access của STM32
Ngoài ra còn có một số bộ vi điều khiển sử dụng kiến trúc CISC, chẳng hạn như 8051, Motorola, v.v. Với mỗi thiết bị ngoại vi, bộ điều khiển DMA liên quan có thể được sử dụng để gửi hoặc yêu cầu dữ liệu khi cần. Điều này cho phép các đơn vị DMA linh hoạt và dễ sử dụng, tự động kiểm soát các luồng dữ liệu trong bộ vi điều khiển.
STM32 là bộ vi điều khiển có hiệu suất cao, công suất thấp. Nó có thể hoạt động ở điện áp 2V, hoạt động ở tần số 72 MHz và chỉ tiêu thụ 36mA với tất cả các khối bên trong bộ vi điều khiển đang hoạt động.
Các phương pháp điều khiển động cơ 1 chiều
Tổng quan về động cơ điện một chiều
- Cấu tạo động cơ điện một chiều
- Nguyên lý làm việc và phân loại động cơ điện một chiều
- Phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều
Lõi thép neo: Hình trụ làm bằng các tấm thép cách điện dày 0,5mm, phủ sơn cách điện. Các tấm thép có lỗ thông gió và rãnh để đặt cuộn dây phần ứng. Khe quấn dây neo: Chu vi bên ngoài thường xuyên có các khe để đặt dây quấn.
Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp, đặt trong các rãnh của phần ứng tạo thành một hoặc nhiều vòng kín, hai đầu vòng được nối với hai bản tiếp xúc của vòng cổ góp. Khi đặt một điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B thì xuất hiện dòng điện chạy trong cuộn dây phần ứng. Khi phần ứng quay được nửa vòng thì vị trí của thanh kiếm ab và cd đổi chỗ cho nhau. Hình 2.
5, nhờ tấm cổ góp làm thay đổi chiều dòng điện nên dòng điện một chiều thay đổi thành dòng điện xoay chiều trong cuộn dây phần ứng, giữ cho chiều của lực tác dụng không đổi nên lực tác dụng lên rôto cũng theo một chiều. đảm bảo động cơ có chiều quay liên tục. Do đối tượng sử dụng trong luận án là động cơ điện một chiều kích từ độc lập nên dưới đây tác giả tập trung trình bày cách xây dựng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập. Để điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, chúng ta cần phân tích và tìm ra mối liên hệ giữa tốc độ với các thông số khác của động cơ để tìm ra phương pháp điều khiển.
Trong động cơ điện một chiều kích thích độc lập, dòng điện kích từ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng và được cung cấp bởi hai nguồn DC độc lập [2]. suất điện động Eu của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức (2.2). Biểu thức (2.7) là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
- Phương pháp điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ phần
Từ (2.11) ta thấy: khi tăng giá trị Rf thì tốc độ động cơ giảm và ngược lại. Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ của mạch phần ứng. Nguyên lý điều chỉnh: Phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ đồng hành bằng cách thay đổi từ thông của động cơ thành dòng điện một chiều là điều chỉnh mômen điện từ của động cơ M = k.Φ.Iu và suất điện động quay của động cơ Eu = k.Φ. ω.
Đặc tính cơ điện của động cơ DC kích thích độc lập khi từ thông giảm. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. Lúc này tốc độ của động cơ chỉ phụ thuộc vào điện áp phần ứng: ω = f(Uu).
Khi điện áp phần ứng của động cơ thay đổi, tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi và độ cứng đặc tính cơ học sẽ không thay đổi. Vì vậy, khi điện áp phần ứng của động cơ thay đổi, chúng ta có được nhóm tính chất cơ học như trên Hình 2.10. Từ Hình 2.10, chúng ta thấy rằng khi điện áp phần ứng của động cơ thay đổi, chúng ta có được một họ các đặc tính cơ học nhân tạo song song với các đặc tính tự nhiên.
Cũng từ hình 2.10 chúng ta có thể thấy khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ thì mômen ngắn mạch (Mnm), dòng ngắn mạch (Inm) của động cơ và tốc độ của động cơ cũng giảm. Vì vậy, phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động. Vì vậy, tác giả lựa chọn phương pháp điều chỉnh tần số quay của động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng làm phương pháp nghiên cứu chính của đề tài.
Thiết kế và lập trình chương trình điều khiển động cơ 1 một
Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển
- Sơ đồ điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID
- Một số bộ điều khiển khác
Phương pháp tối ưu hóa mô-đun và phương pháp tối ưu hóa đối xứng + phương pháp tối ưu hóa lỗi theo dõi.
Thiết kế phần cứng
- Khối mạch cấp nguồn
- Mạch driver
- Khối phản hồi tốc độ
L298N là chip driver có tích hợp 2 mạch cầu H bên trong với chuẩn điều khiển TTL, không có diode bảo vệ Mosfet bên trong. Thiết kế bộ điều khiển mở có thể sử dụng cho động cơ lên đến 4A bằng cách kết nối song song 2 cầu H bên trong của L298N. Cần điều khiển tần số cao để tránh tiếng ồn do động cơ gây ra, đặc biệt là những âm thanh rất rõ ràng ở dải tần từ 1KHz đến 3KHz.
Hộp freestop chỉ được sử dụng khi điện áp phản hồi đo dòng tải ở chân “sense” vượt quá giới hạn cho phép và bị chương trình điều khiển dừng lại. Để đảm bảo điều khiển ở tần số cao, cần có một diode nhanh có điện trở thấp. Nếu không có tản nhiệt, L298N sẽ nóng lên rất nhanh và điều khiển sẽ tự động tắt.
Để kiểm tra số vòng quay hay tốc độ của động cơ, chúng ta cần đọc góc quay của động cơ. Để điều khiển động cơ, chúng ta cần biết độ phân giải của bộ mã hóa đang được sử dụng. Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác của điều khiển và cả phương pháp điều khiển.
Bằng cách kết hợp kênh A và B, người đọc sẽ biết chiều quay của động cơ. Ngược lại, nếu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ thì tín hiệu “đi” từ phải sang trái. Phương pháp đọc bộ mã hóa bằng STM32: Tùy thuộc vào mức độ điều khiển (vị trí hoặc tốc độ) và đặc điểm của bộ mã hóa (độ phân giải), chúng ta có 3 phương pháp đọc bộ mã hóa bằng STM32: Chụp đầu vào, Hẹn giờ có chức năng đếm và Ngắt bên ngoài.
Hình ảnh thực tế của sơ đồ điều khiển
Xét trường hợp động cơ quay theo chiều kim đồng hồ thì tín hiệu “đi” từ trái sang phải. Lưu ý rằng khi tín hiệu A chuyển từ cao xuống thấp (cạnh giảm), kênh B ở mức thấp. Bằng cách kết hợp hai kênh A và B, do đó chúng ta không chỉ xác định được góc quay (thông qua số xung) mà còn biết được hướng quay của động cơ (thông qua mức kênh B trên cạnh rơi của kênh A). ).
Tuy nhiên, trong dự án chúng tôi sử dụng phương pháp sử dụng Bộ hẹn giờ có chức năng đếm. Nếu bạn đặt các kênh của bộ mã hóa vào các chân đếm của bộ đếm thời gian 1, bạn sẽ đếm số xung của kênh, sau đó chỉ cần chọn chế độ nguồn xung cho bộ định thời 1. Đây là phương pháp sử dụng ít tài nguyên nhất (ít thời gian hơn). mã hoá).
Phần code của STM32F407
Nghiên cứu bước đầu đã cho thấy những kết quả khả quan, mở đường cho các ứng dụng với STM32F4. Giá rẻ so với các dòng chip khác Tốc độ xử lý cao và ổn định. Thị trường ở Việt Nam chưa mở rộng nên việc tìm tài liệu, đặt mua chip khó khăn nên nghiên cứu này chưa đi sâu.
Sau 3 tháng thực hiện đồ án dưới sự hướng dẫn tận tình của giảng viên TS. Ngô Quang Vi em đã hoàn thành đề tài được giao. Quá trình thực hiện đồ án đã giúp em củng cố được những kiến thức đã học. Hơn nữa, quá trình nghiên cứu đồ án đã giúp tôi có thêm nhiều kiến thức thực tế. Do thời gian thực hiện dự án ngắn và kiến thức còn hạn chế nên dự án còn nhiều bất cập.
Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến góp ý, bổ sung từ các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
