Đề tài Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều dùng vi điều khiển

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG 
 ISO 9001:2015 
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 
 MỘT CHIỀU DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP 
 HẢI PHÒNG - 2019 
 1 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG 
 ISO 9001:2015 
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 
 MỘT CHIỀU DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP 
 Sinh viên: VŨ BÁ VIỆT ANH 
 Ngƣời hƣớng dẫn: T.s NGUYỄN ĐOÀN PHONG 
 HẢI PHÒNG - 2019 
 2 
 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam 
 Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc 
 ----------------o0o----------------- 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
 Sinh viên : Vũ Bá Việt Anh – MSV : 1412102094 
 Lớp : ĐC1802- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp 
 Tên đề tài : Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều dùng 
 vi điều khiển 
 3 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( 
về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
............................................................................................................................. 
.............................................................................................................................
............................................................................................................................. 
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp.......................................................................... : 
 4 
 CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: 
Họ và tên : Nguyễn Đoàn Phong 
Học hàm, học vị : Thầy giáo 
Cơ quan công tác : Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng 
Nội dung hƣớng dẫn : Toàn bộ đề tài 
Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: 
Họ và tên : 
Học hàm, học vị : 
Cơ quan công tác : 
Nội dung hƣớng dẫn : 
Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày 15 tháng 10 năm 2018. 
Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày 7 tháng 1 năm 2019 
 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N 
 Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N 
 Vũ Bá Việt Anh Nguyễn Đoàn Phong 
 Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2018 
 HIỆU TRƢỞNG 
 GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ
 5 
 CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN TỐT NGHIỆP 
 Họ và tên giảng viên: ................................................................................................... 
 Đơn vị công tác: ........................................................................ .......................... 
 Họ và tên sinh viên: .......................................... Chuyên ngành: ............................... 
 Nội dung hƣớng dẫn: .......................................................... ........................................ 
 .................................................................................................................................... 
 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 2. Đánh giá chất lƣợng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong 
 nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu ) 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 .................................................................................................................................... 
 3. Ý kiến của giảng viên hƣớng dẫn tốt nghiệp 
Đƣợc bảo vệ Không đƣợc bảo vệ Điểm hƣớng dẫn 
 Hải Phòng, ngày tháng năm ...... 
 Giảng viên hƣớng dẫn 
 (Ký và ghi rõ họ tên) 
 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN 
 6 
 CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN 
Họ và tên giảng viên: .............................................................................................. 
Đơn vị công tác: ........................................................................ ..................... 
Họ và tên sinh viên: ...................................... Chuyên ngành: .............................. 
Đề tài tốt nghiệp: ......................................................................... .................... 
 .........................................................................................................................................
 ....................................................................................................... 
 1.Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện 
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................ 
 2. Những mặt còn hạn chế 
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................ 
 ........................................................................................................................
 ........................................................................................................................ 
 3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện 
Đƣợc bảo vệ Không đƣợc bảo vệ Điểm hƣớng dẫn 
 Hải Phòng, ngày tháng năm ...... 
 Giảng viên chấm phản biện 
 (Ký và ghi rõ họ tên) 
 7 
 LỜI CẢM ƠN 
 Sau thời gian ba tháng thực hiện, đồ án tốt nghiệp của em với đề tài: 
“Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều dùng vi điều khiển” đã hoàn 
thành đúng thời gian quy định. 
 Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong khoa 
Điện – Tự động công nghiệp trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng, là những ngƣời 
truyền thụ tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm cho em trong suốt bốn năm học vừa 
qua. Đó là nền tảng cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này. 
 Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn – 
Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong, thầy đã luôn theo dõi, chỉ dẫn, giúp đỡ và tạo điều 
kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án. Trong thời gian thực hiện đồ án, em đã 
phải những khó khăn và sai xót, thầy luôn có những phát hiện và gợi ý cho em 
có thể tìm ra phƣơng pháp khắc phục và hoàn thiện đồ án. 
 Em xin chân thành cảm ơn! 
 8 
 MỤC LỤC 
 Trang 
LỜI NÓI ĐẦU 1 
CHƢƠNG 1: CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TRONG HỆ THỐNG TỰ 
ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN .2 
1.1 Khái niệm 2 
1.2 Bộ điều khiển P .3 
 1.2.1 Hàm truyền ...6 
 1.2.2 Quy luật điều chỉnh P 8 
1.3 Bộ điều khiển PI 10 
 1.3.1 Hàm truyền 13 
 1.3.2 Kỹ thuật điều chỉnh PI ...14 
 1.3.3 Quy luật điều chỉnh PI 15 
1.4 Bộ điều khiển PID ..18 
 1.4.1 Hàm truyền .18 
 1.4.2 Kỹ thuật điều khiển PID .19 
 1.4.3 Quy luật điều chỉnh PID .20 
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU...26 
2.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều 26 
 2.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều 26 
 2.1.2 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều .29 
2.2 Các phƣơng pháp điều khiển động cơ một chiều 33 
 2.2.1 Phƣơng pháp thay đổi điện trở phần ứng 33 
 2.2.2 Phƣơng pháp thay đổi điện áp phần ứng .35 
2.3 Giới thiệu một số hệ truyền động 1 chiều .37 
 2.3.1 Hệ truyền động máy phát - động cơ điện một chiều (F - 
Đ) 37 
 2.3.2 Hệ truyền động xung áp – động cơ (XA – ĐC) .41 
 9 
 2.3.3 Hệ truyền động chỉnh lƣu – động cơ điện một chiều CL – ĐC 
 ...43 
 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT 
 CHIỀU THUẬT TOÁN PID DÙNG PIC16F877A 55 
 3.1 Khái quát về mô hình 55 
 3.1.1 Giới thiệu sơ lƣợc về các modul của mạch .........55 
 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch .....56 
 3.1.3 Cách vận hành mạch ...56 
 3.2 Giới thiệu các linh kiện, phần tử sử dụng trong mạch .........57 
 3.2.1 Vi điều khiển PIC 16F8774 57 
 3.2.1.1 Khái quát về điều khiển PIC 16F8774 ..57 
 3.2.1.2 Tổ chức bộ nhớ ..62 
 3.2.1.3 Stack .66 
 3.2.1.4 Khái quát về chức năng của các port trong vi điều khiển 
PIC16F877A .. 66 
 3.2.1.5Các vấn đề về Timer () ...69 
 3.2.1.6 Ngắt ngoài (External Interrupt) 78 
 3.2.2 Mạch cầu h ( h-bridge circuit ) ...81 
 3.2.3 LCD ...........82 
3.3 Thiết kế mạch phần cứng , code chƣơng trình và lƣu đồ giải 
thuật ...........95 
3.3.1Thiếtkếmạchphầncứng ..95 
 3.3.2 Giới thiệu về chƣơng trình viết code và biên dịch: ..100 
 3.3.3 Lƣu đồ giải thuật: 101 
 3.3.4 Một số hình ảnh thực tế của Bộ điều khiển ..........115 
 KẾT LUẬN 116 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....117 
 10