TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PI Sinh viên thực Đoàn Hải Đăng Cán hướng dẫn Ks NGUYỄN VĂN KHANH MSSV: 1091241 Nguyễn Thành Tâm MSSV: 1091288 Lớp: Cơ Điện Tử - K35 Cần Thơ, tháng 05 năm 2013 BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Đoàn Hải Đăng - MSSV: 109241 Nguyễn Thành Tâm - MSSV: 109288 Lớp: Cơ – Điện tử Khóa 35 GVHD: Ks NGUYỄN VĂN KHANH Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH NHIỆT SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PI Nhận xét giáo viên hướng dẫn: Cán hướng dẫn Nguyễn Văn Khanh BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN SVTH: Đoàn Hải Đăng - MSSV: 109241 Nguyễn Thành Tâm - MSSV: 109288 Lớp: Cơ – Điện tử Khóa 35 GVHD: Ks NGUYỄN VĂN KHANH Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH NHIỆT SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PI Nhận xét cán phản biện: Cán phản biện BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN SVTH: Đoàn Hải Đăng - MSSV: 109241 Nguyễn Thành Tâm - MSSV: 109288 Lớp: Cơ – Điện tử Khóa 35 GVHD: Ks NGUYỄN VĂN KHANH Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH NHIỆT SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PI Nhận xét cán phản biện: Cán phản biện LỜI CAM ĐOAN Ngày nay, công nghiệp sinh hoạt hàng ngày, nhiệt độ đóng vai trò quan trọng Nhiệt độ dùng để phục vụ cho nhiều nhu cầu khác công nghiệp đời sống như: nhiệt độ lò sấy, lò ấp Nên vấn đề điều khiển sử dụng nhiệt độ cách hợp lí quan trọng Vì chọn đề tài để làm luận văn cho Sau thời gian thực đề tài, hoàn thành mục tiêu yêu cầu đề Mặc dù cố gắng, xong chắn tránh khỏi thiếu sót bị hạn chế kiến thức thời gian thực Những nội dung trình bày báo cáo hiểu biết thành đạt hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Khanh Chúng xin cam đoan rằng: nội dung trình bày báo cáo luận văn tốt nghiệp chép từ công trình có trước Nếu không thật, xin chịu trách nhiệm trước nhà trường Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2013 Nhóm sinh viên thực Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm LỜI CẢM ƠN Có lẽ không quên mái trường mà qua thời thơ ấu lúc trưởng thành ngoại lệ Cứ sau chặng đường qua, lại thấy lớn hơn, vững vàng kiến thức lực Chặng đường vừa qua chặng đường cuối thời cắp sách đến trường bốn năm dài, đầy cam go thử thách mái trường Đại Học Cần Thơ Nơi không đơn giản cung cấp cho kiến thức khoa học kỹ thuật mà quý thắp lửa yêu khoa học rèn luyện cho nghị lực vững vàng để làm hành trang bước vào đời Xin cảm ơn mái trường mà qua suốt thời niên thiếu Chúng xin cảm ơn ghi nhớ công ơn tất thầy cô dìu dắt từ buổi học đầu ngày hôm Kính lời cảm ơn đến khoa Công Nghệ thầy cô khoa, dành nhiều tình cảm tốt đẹp cho tạo điều kiện thuận lợi để học tốt Gởi đến thầy Nguyễn Văn Khanh lời ghi ơn vô vàn, người trực sát, tận tình hướng dẫn suốt trình làm luận văn Bên cạnh gia đình nguồn động lực to lớn tinh thần lẫn vật chất giúp cho bước đường mà chọn Xin chân thành cảm ơn Cha, Mẹ động viên giúp đỡ mặt suốt trình làm luận văn Xin cảm ơn chân thành giúp đỡ ý kiến đóng góp bạn lớp suốt trình làm đề tài Sau lời cảm ơn chân thành ý kiến đóng góp quí thầy cô tất bạn đọc Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2013 Nhóm sinh viên thực Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .1 1.2.1 Phương pháp thủ công 1.2.2 Phương pháp đại 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1 Mục tiêu đề tài .2 1.3.2 Phạm vi để tài 1.4 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT 1.5 CẤU TRÚC BÀI BÁO CÁO CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 2.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2.2.1 Vi điều khiển (MCUs) TMS320F28027 .9 2.2.1 C2000TM PiccoloTM LaunchPad Evaluation Kit 11 2.2.2 Vi điều khiển PIC16F887 15 2.2.3 Lập trình giao tiếp với vi điều khiển 17 2.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID .20 2.3.1 Tổng quan điều khiển PID 20 2.3.2 Thành phẩn tỉ lệ P 20 2.3.3 Thành phẩn tích phân I 22 2.3.4 Thành phẩn vi phân D 24 2.3.5 Các điều khiển tích hợp 26 2.3.6 Các phương pháp xác định tham số cho điều khiển PID 28 GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh i SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ 2.4 Luận Văn Tốt Nghiệp CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 33 2.3.1 Lịch sử phát triển: 33 2.3.2 Phân loại cảm biến 35 2.3.3 Cảm biến nhiệt độ RTD PT100: .38 2.5 ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC) 40 2.5.1 Giới thiệu 40 2.5.2 Những khái niện chuyển đổi 40 2.5.3 Mối quan hệ A & D 41 2.5.4 Lấy mẫu lượng tử hóa 42 2.5.5 Độ phân giải Bitrate 44 2.5.6 Các phương pháp chuyển đổi AD 46 2.3.3 CHUẨN TRUYỀN THÔNG SPI 47 2.3.4 CHUẨN TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP KHÔNG ĐỒNG BỘ 48 CHƯƠNG 51 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 51 3.1 PHẦN CƠ KHÍ 51 3.1.1 Thân máy 51 3.1.2 Khung sườn .52 3.1.3 Khay để vỉ trứng 54 3.2 PHẦN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 57 3.2.1 Mạch xác định điểm không điện áp xoay chiều 58 3.2.2 Mạch kích Triac .61 3.2.3 Mạch giao tiếp cảm biến nhiệt điện trở RTD PT100 64 3.2.4 Mạch điều khiển đảo chiều động 69 3.2.5 Mạch điều khiển công suất AC 71 3.3 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN .73 3.3.1 Chương trình Simulink hệ thống 73 3.3.2 Điều khiển công suất vi điều khiển PIC16F887 79 GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh ii SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ 3.3.3 3.4 Luận Văn Tốt Nghiệp Giao diện điều khiển: .81 Phần thực nghiệm 83 3.4.1 Điều khiển công suất điện xoay chiều 83 3.4.2 Điều khiển nhiệt độ mô hình lò ấp trứng 85 GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh iii SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Cấu tạo truyền động xích Hình 2.2: Bộ truyền động xích Hình 2.3: Hình biểu diễn truyền động xích .8 Hình 2.4: Hình thực tế sơ đồ chân TMS320F28027 10 Hình 2.5: Mạch dao động thạch anh TMS320F28027 11 Hình 2.6: Hình thực tế C2000TM PiccoloTM LaunchPad Evaluation Kit .12 Hình 2.7: Hình thực tế sơ đồ chân PIC16F887 16 Hình 2.8: Mạch dao động thạch anh cho PIC16F887 17 Hình 2.9: Giao diện lập trình matlab simulink 18 Hình 2.10: Thư viện matlab simulink 18 Hình 2.11: Giao diện chương trình Code Composer Studio 19 Hình 2.12: Mô hình tổng quan hệ thống điều khiển PID 20 Hình 2.13: Đồ thị đặc tính thành phần tỉ lệ (P) 21 Hình 2.14: Sơ đồ sai lệch hệ thống (P) 21 Hình 2.15: Đồ thị đặc tính thành phần tích phân (I) 23 Hình 2.16: Sơ đồ sai lệch hệ thống (I) .23 Hình 2.17: Đồ thị đặc tính thành phần tỉ lệ vi phân (D) 25 Hình 2.18: Sơ đồ sai lệch hệ thống (D) 25 Hình 2.19: Đồ thị đặc tính điều khiển PID 27 Hình 2.20: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển 28 Hình 2.21: Sơ đồ cấu trúc điều khiển PID 28 Hình 2.22: Đồ thị khâu bậc cao 29 Hình 2.23: Đồ thị xấp xỉ dạng quán tính bậc có trễ 29 Hình 2.24: Sơ đồ hệ thống thay PID khâu khuyếch đại Kth 30 Hình 2.25: Đồ thị h(t) điều hòa .30 Hình 2.26: Nhiệt kế công tắc thủy ngân 35 GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh iv SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp Hình 3.45: Dạng song sin tạo trễ 2500us thu oscilloscope Hình 3.46: Độ sáng bóng đèn tạo trễ 2500us GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 84 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp 3.4.2 Điều khiển nhiệt độ mô hình lò ấp trứng Thực nghiệm sử dụng điều khiển PID để điều khiển nhiệt độ mô hình lò ấp trứng Khi có thành phần tỉ lệ P thời gian lên tốt chưa triệt tiêu sai số xác lập Khi có thêm thành phần tích phân I sai số xác lập giảm nằm khoảng cho phép Kết thu thực nghiệm mô hình lò ấp trứng hình 3.48 3.49 Respone of Temperature 40.5 40 T e m p e r a t u re (C e l s i u s ) 39.5 39 38.5 38 37.5 37 36.5 500 1000 1500 2000 Time(s) 2500 3000 3500 4000 Hình 3.48: Tín hiệu đáp ứng nhiệt độ có thành phần P I Respone of Power 100 90 80 P o w e r (% ) 70 60 50 40 30 20 10 0 500 1000 1500 2000 Time(s) 2500 3000 3500 4000 Hình 3.49: Tín hiệu đáp ứng công suất có thành phần P I GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 85 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp Sau hiệu chỉnh lại thông số KP KI điều khiển PI hệ thống có khả đáp ứng tốt hơn, độ vọt lố nhỏ sai số xác lập gần bị triệt tiêu Kết thu hình 3.50 3.51 Respone of Temperature 45 40 T em perat ure(Cels ius ) 35 30 25 20 15 10 0 1000 2000 3000 4000 Time(s) 5000 6000 7000 8000 Hình 3.50: Tín hiệu đáp ứng nhiệt độ sau hiệu chỉnh Respone of Power 100 90 80 P ower (% ) 70 60 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 Time(s) 5000 6000 7000 8000 Hình 3.50: Tín hiệu đáp ứng công suất sau hiệu chỉnh GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 86 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh Luận Văn Tốt Nghiệp 87 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết đạt Sau thời gian thực đề tài cuối nhóm hoàn thành mục tiêu yêu cầu đề ra: - Thiết kế diều khiển PI có khả đáp ứng nhanh, vọt lố không đáng kể sai số xác lập nằm khoảng cho phép - Hiểu tính C2000TM PiccoloTM LaunchPad Evaluation Kit - Có khả giao tiếp lập trình kit phần mềm Matlab/Simulink - Điều khiển tốt công suất điện xoay chiều - Giao diện hoạt động tốt tương đối đẹp mắt - Mô hình vững ổn định Bên cạnh kết đạt đề tài hạn chế như: - Đọc nhiệt độ có sai số nhiễu ADC - Giới hạn nhiệt độ cài đặt lên tới 45 độ - Mô hình to, cồng kềnh  Kiến nghị - Sử dụng số ADC chuyên dụng để nâng độ xác cho hệ thống - Vì sử dụng đèn sợi đốt để gia nhiệt cho lò ấp nên khả gia nhiệt có giới hạn Có thể sử dụng điện trở nhiệt để gia tang khả gia nhiệt cho lò - Có thể thiết kế mô hình gọn nhẹ để tối ưu hóa không gian khả gia nhiệt để nâng cao công suất GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 88 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Hà Phương, Huỳnh Thái Hoàng Lý thuyết điều khiển tự động Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết Kế Chi Tiết Máy Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, 2010 Tái lần thứ mười ba [3] Trương Văn Tám Giáo trình linh kiện mạch điện tử Nhà xuất Đại học Cần Thơ, 2003 [4] Trương Văn Tám, Bài Giảng Linh Kiện Điện Tử, Lưu hành nội bộ, 2003 [5] Nguyễn Văn Nhờ, Điện Tử Công Suất I, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2008, Tái lần thứ hai Link tham khảo [6] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-thiet-ke-bo-dieu-khien-nhiet-do-cho-lo-nhietdien-tro-dung-pid-4192/ [7] http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-dieu-khien-nhiet-do-pid-3244/ [8] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/cam-bien-nhiet-do.701155.html [9] http://updatebook.vn/threads/64482-He-thong-do-va-dieu-khien-nhiet-do-lo-aptrung [10] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chuong-4-truyen-dong-xich.315910.html GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 89 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp PHỤ LỤC I Động cơ:  Lịch sử phát triển: Sau thí nghiệm Faradday chứng minh trình biến đổi điện thành thành công mở giai đoạn đầu lịch sử phát triển động điện Mô hình đơn giản động điện Henri Rich đề xuất Hiện tượng từ trường quay nhà bác học người Pháp Aragô chứng minh vào năm 1824 Sau 55 năm , vào ngày 28/6/1879 nhà bác học người Anh thí nghiệm thành công nhận từ trường quay cách mắc đầu dây nam châm điện (được đặt theo hình vòng tròn ) vào dòng điện chiều Đến năm 1888 nghiên cứu thực nghiệm nhà sáng chế Feraric (Ý) Tesla (Nam Tư) chứng minh trình bày cách khoa học tượng từ trường quay Tesla chế tạo động điện pha vào năm 1887, nhiên động có đặc tính khởi động không mong muốn nên không sử dụng rộng rãi Năm 1889 , nhà sáng chế - kỹ sư người Nga Đôvravônxki chứng minh nhờ dòng điện pha dễ dàng tạo từ trường quay Dựa sở ông thiết kế động điện pha vào năm 1891 Trong động ông sử dụng loại rotor lồng sóc bối dây stato đặt rãnh bề mặt phía stato hình xuyến Đến năm 1891 Đôvravônxki chế tạo động điện có vành góp thiết bị khởi động Sau năm ông lại đề xuất chế tạo động pha với rotor lồng sóc kép Tuy nhiên loại động sử dụng rộng rãi từ năm 1898 nhờ công trình kỹ sư người Pháp Busero Đến cuối kỷ 19 động điện sử dụng rộng rãi đóng vai trò quan trọng sản xuất công nghiệp giới  Cấu tạo: Cấu tạo động gồm phần: Stator đứng yên Rotor quay so với stato Phần cảm (phần kích từ thường đặt stator) tạo từ trường mạch từ, xuyên qua vòng dây quấn phần ứng (thường đặt rotor) Khi có dòng điện chạy phần ứng, dẫn phần ứng chịu tác động lực điện từ theo phương tiếp tuyến với mặt trụ rotor, làm cho rotor quay Chính xác hơn, lực điện từ đơn vị chiều dài dẫn tích có hướng vecto mật độ từ thông B vecto cường độ dòng điện I Dòng điện phần ứng đưa vào rotor thông qua hệ thống chổi than cổ góp Cổ góp giúp cho dòng điện GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 90 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp dẫn phần ứng đổi chiều dẫn đến cực từ khác tên với cực từ mà vừa qua (điều làm cho lực điện từ sinh luôn tạo mômen theo chiều định) Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện di chuyển động quay roto liên tục Thông thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp  Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây rotor stator nối với nguồn điện, xung quanh tồn từ trường, tương tác từ trường rotor stator tạo chuyển động quay rotor quanh trục Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động động DC - Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor - Pha 2: Rotor tiếp tục quay - Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu trở lại pha Hình 2.2: Hình số động DC có giảm tốc GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 91 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp  Ưu điểm: - Động DC có moment quay cao, trọng lượng giảm, thời gian đáp ứng nhanh - Giá thành không cao - Cho phép điều khiển điện áp xác, mà cần thiết với tốc độ ứng dụng điều khiển moment xoắn - Động DC hoạt động tốt so với động AC thiết bị kéo - Động DC thuận tiện cầm tay thích hợp cho ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn công cụ công nghiệp cầm tay máy móc thiết bị  Nhược điểm: - Khả tải hay mang tải thấp so với hệ thống thủy lực - Động có chổi than có tượng mòn chổi than tiếp xúc, phát sinh tia lửa điện - Dòng áp cấp bị giới hạn - Động thoát nhiệt khó Đèn sợi đốt  Lịch sử phát triển: Đèn sợi đốt nguồn sáng, có biến đổi điện thành quang xảy đốt nóng dây dẫn chịu nhiệt có dòng điện chạy qua Trong kỷ XIX xuất hàng loạt thành tựu khoa học tạo khả dùng điện để chiếu sáng Năm 1800 nhà bác học Vonta chế tạo thành công pin Vonta,sau lâu người ta phát tác dụng nhiệt dòng điện Năm 1802 Giáo sư vật lý người Nga Petrốp thí nghiệm phát hồ quang điện Năm 1808 nhà bác học người Anh lặp lại thí nghiệm Petrốp nảy sinh ý tưởng dùng điện để thắp sáng Ông chế tạo đèn hồ quang đơn giản dùng để thắp sáng số nhà hát Paris Luôn Đôn vào năm 1845 Đèn ông sáng chế nhiều nhược điểm nên không sử dụng rộng rãi Năm 1876 nhà sáng chế người Nga Lalchốp chế tạo đèn hồ quang điện có điều khiển GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 92 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp Năm 1873 Năm 1873 ,đèn sợi đốt chế tạo Nga Năm 1879 ,nhà sáng chế người Mỹ Edison chế tạo đèn sợi đốt có độ bền cao dùng dây tóc cacbon Từ năm 1909, đèn sợi đốt sản xuất dùng dây tóc Vonfram Năm 1912 – 1913, xuất đèn sợi đốt bên có chứa khí trơ sử dụng dây tóc Vonfram dạng lò xo  Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Sợi đốt: dây kim loại có dạng lò xo xoắn, phần tử quan trọng đèn, điện chuyển thàng quang Và kim loại dùng làm sợi đốt Vonfram chịu nhiệt độ cao Bóng thủy tinh: Làm thủy tinh chịu nhiệt hút hết không khí Có kích thước đủ lớn để không làm nóng nổ Làm tăng tuổi thọ sợi đốt Đuôi đèn: làm đồng sắt tráng kẽm, đuôi có hai cực tiếp xúc Khi có dòng điện chạy qua, dây tóc đốt nóng đến nhiệt độ cao phát ánh sáng Đèn sợi đốt  Ưu điểm: - Đèn phát ánh sáng liên tục không gây mõi mắt - Giá thành không cao - Cấu tạo nguyên lý hoạt động đơn giản GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 93 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp  Nhược điểm: - Hiệu suất phát sáng thấp - Tuổi thọ thấp 1000 - Nóng làm việc - Hao tốn điện Quạt điện  Lịch sử phát triển: Nguồn gốc quạt điện tạo theo chế hoạt động giống quạt kéo vùng Trung Đông vào đầu kỷ 19 Đó hệ thống gồm khung làm vải bạc kết nối với sợi dây dẫn kéo tới lui tạo luồng gió Sau cách mạng công nghiệp vào cuối kỷ 19, nhà máy thủy lực tạo loại quạt dẫn động đai Họ thay trục quạt phận máy móc động từ quạt điện bắt đầu phát triển dần Một người tạo quạt máy Omar-Rajeen Jumala vào năm 1832 Ông gọi phát minh máy quạt ly tâm, hoạt động giống máy bơm không khí Các loại quạt ly tâm sử dụng thành công nhà máy vào năm 1832-1834 Và Thomas Alva Edison Nikola Tesla phát nguồn lượng điện cho toàn giới vào cuối kỷ 19 đầu kỷ 20, từ loại quạt chạy học cải tiến thành quạt điện Giữa năm 1882 đến năm 1886, Tiến sĩ Schuyler Skaats Wheeler phát triển thành loại quạt bàn quạt điện cá nhân Một công ty động điện Mỹ Crocker & Curtis mua lại sản phẩm đưa vào thị trường cho người sử dụng Năm 1882, Philip Diehl giới thiệu đến quạt điện trần Diehl xem cha đẻ quạt điện đại ngày Vào cuối kỷ 19, quạt điện hộ gia đình sử dụng Những loại quạt đối lưu nhiệt chạy cồn, dầu, dầu hỏa phổ biến khắp giới vào kỷ 20 Vào khoảng cuối thập niên 1890 đến đầu năm 1920, quạt điện du nhập vào nước Mỹ Chiếc lồng quạt bảo vệ họ tính an toàn người dân lúc chưa biết, khoảng cách lưới lồng quạt (bằng sắt, đồng nhôm tạo thành lồng) lớn, có độ hở rộng thể nhiều người trẻ em bị thương bàn tay cánh tay cánh quạt gây Vào thập niên 1920, có cải cách mặt tiến công nghiệp sản xuất nên hạ giá quạt để nhiều nhà đủ tiền mua sử dụng Đến năm 1930, GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 94 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp nghệ thuật trang chí quạt đời (Quạt hình Thiên nga) Trong năm 1950, loại quạt sản xuất sơn đủ loại màu sắc bắt mắt Khi máy điều hòa không khí đời vào năm 1960 lúc đánh dấu kết cho kết thúc tuổi vàng cho quạt điện Trong năm 1970, kiểu quạt trần Nữ hoàng Victoria phổ biến giới Trong kỷ 20, quạt điện trở nên thiết thực Trong thập niên 2000, việc chọn mua quạt thẩm mỹ tương thích với nhà trở thành mối qua tâm lớn người Quạt điện đóng vai trò phần lớn sống ngày số nước như: Viễn Đông, Nhật Bản, Tây Ban Nha số nước khác Hiện nay, văn phòng làm việc không thấy quạt điện mà thay vào máy điều hòa không khí, lại phổ biến ung nhiều gia đình  Cấu tạo: Stator: Phần cố định cấu tạo sắt từ mỏng ghép lại với tạo thành mạch từ có rảnh thẳng Trên stato có cuộn chạy cuộn đề đặc lệch góc điện 90O, tức cuộn dây cuộn đề đặt hai cuộn dây kế cận cuộn chạy cuộn để mắc nối tiếp với tụ điện Rotor: phần quay  Nguyên lý hoạt động Khi cho dòng điện vào quạt từ trường tạo hai cuộn chạy cuộn đề hợp thành từ trường quay nhờ lệch pha hai dòng điện hai cuộn Từ trường quay tác động lên rotor làm phát sinh dòng điện ứng chạy rotor Dòng điện ứng tác động từ trường quay tạo ro moment quay làm quay rotor theo chiều từ trường Một số loại quạt điện GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 95 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp Công tắc hành trình Công tắc hành trình sử dụng rộng rãi công nghiệp tự động hóa Công tắc hành trình sử dụng để phát giới hạn chuyển động cấu robot, cửa điện,… Công tắc hành trình thường có ba cực tạo thành hai cặp tiếp điểm thường đóng thường mở Công tắc hành trình đa dạng phong phú cấu tạo chủng loại Công tắc hành trình dạng cảm biến trả giá trị logic tương ứng, công tắc hành trình dùng để giới hạn chuyển động vị trí Một số loại công tắc hành trình GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 96 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp PHỤ LỤC II /////////////////////////////////////////////////////// ///Trường: Đại học Cần thơ/// ///////Khoa: Công Nghệ/////// /////Bộ môn: Tự Động Hóa////// //Tên đề tài: Điều Khiển Ổn Định Nhiệt Sử Dụng Bộ Điều Khiển PI// //Lớp: Cơ điện tử K35// //GVHD: KS Nguyễn Văn Khanh// //SVTH: //Đoàn Hải Đăng 1091241// //Nguyễn Thành Tâm 1091288// ////////////////////////////////////////////////////// #include #USE SPI (SLAVE, SPI1, BITS=16, STREAM=SPI_1, MSB_FIRST) #int_RTCC int16 cs,k; const int16 digit[100]={9800, 8399, 8314, 8229, 8144, 8059, 7975, 7890, 7805, 7720, 7635, 7551, 7466, 7381, 7296, 7211, 7127, 7041, 6957, 6872, 6787, 6702, 6617, 6533, 6448, 6363, 6278, 6193, 6109, 6024, 5939, 5854, 5769, 5684, 5599, 5515, 5430, 5345, 5260, 5175, 5090, 5006, 4921, 4836, 4751, 4666, 4581, 4496, 4412, 4327, 4242, 4157, 4072, 3986, , 3818, 3733, 3648, 3563, 3478, 3394, 3309, 3224, 3139, 3054, 2969, 2885, 2800, 2715, 2630, 2545, 2460, 2376, 2291, 2206, 2121, 2036, 1951, 1866, 1782, 1697, 1612, 1527, 1442, 1357, 1273, 1188,1103,1018, 933, 848, 763, 678, 593, 509, 424, 339, 255, 170, 85}; GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh #int_EXT void EXT_isr(void) { delay_us((int16)digit[cs]); output_high(pin_d2); delay_us(100); output_low(pin_d2); } #int_SSP void SSP_isr(void) { k= spi_read(); } void main(){ setup_comparator(NC_NC_NC_NC); setup_timer_0(RTCC_DIV_256|RTCC_ INTERNAL); ext_int_edge(L_TO_H); enable_interrupts(INT_EXT); setup_spi(SPI_SLAVE|SPI_L_TO_H); clear_interrupt(INT_SSP); enable_interrupts(INT_SSP); enable_interrupts(GLOBAL); cs=0; k=0; while(1){ if((k>=0)&(k[...]... cho phép Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài Điều Khiển Ổn Định Nhiệt Sử Dụng Bộ Điều Khiển PI nhằm mục đích thiết kế được một bộ điều khiển nhiệt độ có khả năng đáp ứng nhanh, sai số nhỏ và độ ổn định cao 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1 Mục tiêu đề tài Thiết kế và thi công được bộ điều khiển ổn định nhiệt độ với phương pháp sử dụng bộ điều khiển PI sao cho khả năng đáp ứng là nhanh nhất có... phương pháp dễ chế tạo và sử dụng nhưng khả năng điều khiển không cao, sai số nhiệt độ là quá lớn Điều khiển nhiệt độ bằng vi điều khiển có khả năng đáp ứng cao hơn, nhiệt độ ổn định nhưng do quán tính của nhiệt độ rất khó kiểm soát nên thời gian đáp ứng chưa cao và độ vọt lố còn lớn chưa đáp ứng được các yêu cầu khi hệ thống cần độ chính xác cao Mục tiêu: điều khiển ổn định nhiệt độ với khả năng đáp ứng... Keywords: PI controller, RTD PT100, Zero crossing detector, Analog to Digital Converter Title: Temperature Control Using PI Controller TÓM TẮT Luận văn trình bày một phương pháp điều khiển ổn định nhiệt độ sử dụng bộ điều khiển PI (Proportional Integral controller) Một bộ chuyển đổi ADC (Anlog to Digital Converter) có nhiệm vụ đọc tín hiệu nhiệt độ để đưa vào bộ điều khiển PI Bộ điều khiển PI giữ vai trò điều. .. kiểm soát được nhiệt độ ở mức cố định mà không phụ thuộc vào các yếu tố trên và có thể ứng dụng rộng rãi trong đời sống sinh hoạt và công nghiệp nên chúng tôi quyết định xin đề tài nghiên cứu cho luận văn của mình là Điều Khiển Ổn Định Nhiệt Sử Dụng Bộ Điều Khiển PI thực nghiệm trên mô hình máy ấp trứng 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ngày nay, có rất nhiều phương pháp để điều khiển nhiệt độ như: phương... dây tóc để gia nhiệt và điều khiển nhiệt độ bằng vi xử lý  Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ (Nhiệt điện trở, cặp nhiệt, …) được để ở buồng ấp và gần với bề mặt trứng Cảm biến sẽ được nối với vi điều khiển Khi nhiệt độ thay đổi thì tín hiệu từ cảm biến truyền về vi điều khiển cũng sẽ thay đổi Vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu sau đó xử lí tín hiệu và điều khiển công suất bộ phận gia nhiệt (Điện trở... dây tóc) để có được nhiệt độ ổn định và sai số so với nhiệt độ mong muốn ở mức cho phép  Ưu điểm: đo nhiệt độ từ cảm biến và điều khiển nhiệt độ ổn định, xử lí sai số với mức thấp nhất có thể Các máy ấp công nghiệp chủ yếu sử dụng phương pháp này  Nhược điểm: cần kiến thức sâu và rộng về điện tử, đo lường cảm biến, cũng như vi xử lý và lập trình Tóm lại: trong điều khiển nhiệt độ phương pháp thủ công... điều khiển được thiết kế cho các ứng dụng nhúng, trái ngược với các bộ vi xử lý được sử dụng trong các máy tính cá nhân hoặc các ứng dụng khác nói chung Vi điều khiển được sử dụng trong các thiết bị và sản phẩm có tính tự động hóa như: hệ thống điều khiển động cơ xe ô tô, thiết bị cấy ghép trong y học, điều khiển từ xa, máy văn phòng… Bằng việc giảm kích thước và chi phí so với các thiết kế có sử dụng. .. 19 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp 2.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.3.1 Tổng quan về bộ điều khiển PID Một hệ thống điều khiển PID (Proportional Integral Derivative Controller) nói chung đều có mô hình tổng quan dưới dạng: Hình 2.12: Mô hình tổng quan hệ thống điều khiển PID Quá trình điều khiển theo mô hình trên là một quá trình khép kín Giá trị setpoint-SP là giá trị... theo dõi cũng như thiết lập các giá trị cài đặt ban đầu cho bộ điều khiển Thiết kế mô hình thực tế và vận hành ổn định 1.3.2 Phạm vi để tài - Đề tài chỉ nghiên cứu trên bộ điều khiển PI - Giới hạn nhiệt độ cài đặt chỉ có thể lên tới 45 độ - Mô hình to, cồng kềnh 1.4 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYẾT Bước 1: Tham khảo tài liệu về các bộ điều khiển nhiệt và mô hình lò ấp trứng từ internet, tham khảo ý kiến của... Rsvd/ ADCSOC B EPWMS YNCO SPISIM OA/ GPIO 16/ SDAA 32 SPISOM IA/ GPIO 17/ SCLA 33 6 7 6 7 8 8 GPIO6 EPWM4 A EPWMSY NCI EPWMS YNCO NC 9 9 GPIO7 EPWM4 B SCIRXDA Rsvd NC 10 10 ADCIN B6 GVHD: Ks.Nguyễn Văn Khanh 14 SVTH: Đoàn Hải Đăng Nguyễn Thành Tâm Khoa Công Nghệ Luận Văn Tốt Nghiệp 2.2.2 Vi điều khiển PIC16F887  Lịch sử phát triển: Vi điều khiển PIC là một họ của vi điều khiển RISC được sản xuất bởi ... hiệu điều khiển công suất phận gia nhiệt (Điện trở đèn dây tóc) để có nhiệt độ ổn định sai số so với nhiệt độ mong muốn mức cho phép  Ưu điểm: đo nhiệt độ từ cảm biến điều khiển nhiệt độ ổn định, ... khả điều khiển không cao, sai số nhiệt độ lớn Điều khiển nhiệt độ vi điều khiển có khả đáp ứng cao hơn, nhiệt độ ổn định quán tính nhiệt độ khó kiểm soát nên thời gian đáp ứng chưa cao độ vọt lố... cho phép Vì thực đề tài Điều Khiển Ổn Định Nhiệt Sử Dụng Bộ Điều Khiển PI nhằm mục đích thiết kế điều khiển nhiệt độ có khả đáp ứng nhanh, sai số nhỏ độ ổn định cao 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA