LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, cô giáo khoa Điện – Điện tử tàu biển, trường đại học Hàng Hải Việt Nam, đóng góp nhiều ý kiến quan trọng để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy, cô giáo khoa đào tạo Sau Đại Học tạo điều kiện khích lệ để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS LƯU KIM THÀNH khoa Điện – Điện tử trường đại học Hàng Hải tận tình hướng dẫn khích lệ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin cảm ơn Thầy giáo, anh chị em phòng thí nghiệm, trường đại học Hàng hải Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất để tác giả thực thành công luận văn Những lời cảm ơn chân thành xin đến tới gia đình bạn bè, người ln động viên, khuyến khích chia sẻ khó khăn suốt trình học tập nghiên cứu khoa học ii DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt ADC PWM Giải thích Analog digital converter Pulse width modultion iii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng 2.1 2.3 Tên bảng Thông số hình GLCD 240x128 Mơ tả chân GLCD 240x128 iv Trang 26 27 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Số hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 Tên hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái điện - Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái điện – thủy lực Sơ đồ cấu trúc chế độ lái lặp Sơ đồ cấu trúc chế độ lái tự động Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái tàu thủy Các loại đồng hồ kim hiển thị góc bẻ lái Các loại đồng hồ số hiển thị góc bẻ lái Cấu trúc thiết bị báo góc lái tàu thủy Thiết bị báo góc lái dạng điện trở Sơ đồ nguyên lí thiết bị báo góc lái dùng xen xin Mơ hình hệ thống báo góc lái Sơ đồ mạch cấp nguồn cho vi điều khiển IC ổn áp họ 78xx Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm Sơ đồ chân hình ảnh thực tế chíp ATmega16 Sơ đồ nguyên lý hình GLCD 240x128 Hình ảnh thực tế GLCD 240x128 Sơ đồ chân GLCD 240x128 Sơ đồ kết nối GLCD với vi điều khiển Sơ đồ chân Ic HMC1501 Sơ đồ cầu điện trở Wheatstone Ic HMC1501 Sơ đồ nguyên lý HMC1501 Sơ đồ bố trí nam châm vĩnh cửu với HMC 1501 Đường đặc tính điện áp HMC 1501 Mạch khuếch đại vi sai Khối truyền thông RS485 Sơ đồ nguyên lý Module xây dựng phần mềm Trang 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 22 23 25 25 26 28 29 29 30 30 31 31 32 33 2.22 Orcad Hình ảnh mạch in mơ hình thiết bị báo góc lái tàu 34 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 thủy Sơ đồ cấu trúc thiết bị báo góc lái tàu thủy Lưu đồ thuật tốn đo góc quay bánh lái tàu thủy Lưu đồ thuật toán nhận liệu Lưu đồ thuật toán truyền liệu Sơ đồ chân hình ảnh vi mạch MAX485 Sơ đồ kết nối điểm đầu cuối sử dụng mạng RS485 Góc bánh lái lệch trái độ Bánh lái nằm vị trí 35 36 38 39 41 41 42 42 v 3.9 Góc bánh lái lệch phải 19 độ vi 43 MỤC LỤC Mục đích chung nhiệm vụ đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài .1 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài 2.1 Đề xuất sơ đồ cấu trúc thiết bị báo góc lái 16 Thông số kĩ thuật GLCD 240x128 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 vii PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tàu thủy phương tiện giao thông dùng rộng rãi có lịch sử lâu đời Tàu thủy có khả chở hàng hóa, hành khách với khối lượng lớn độ tin cậy cao So với vận tải đường đường khơng vận tải đường thủy có độ tin cậy cao giá thành thấp Một hệ thống tàu thuỷ hệ thống lái Hệ thống lái tàu thuỷ giúp định hướng tàu theo hướng dịnh thay đổi hướng theo ý muốn người điều khiển Một hệ thống lái muốn kiểm sốt góc lái chế độ lái lặp lái tự động cần có hệ thống báo góc lái với độ xác cao tin cậy Ngày cơng nghệ vi xử lý phát triển, với ưu điểm tốc độ, độ xác, tính linh hoạt ổn định, việc xây dựng hệ thống báo góc lái vi điều khiển hồn tồn thực thi dạng mơ hình làm tiền đề cho việc phát triển thành sản phẩm thương mại tàu thủy Mục đích chung nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu thiết bị báo góc lái tàu thủy, ứng dụng xây dựng mơ hình vật lý thiết bị báo góc lái dùng vi điều khiển Đối tượng nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu thiết bị báo góc lái, cảm biến Hall, vi điều khiển AVR Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung nghiên cứu thiết bị báo góc lái, cảm biến Hall, vi điều khiển AVR, chuẩn truyền thông RS 485 Phương pháp nghiên cứu Trên sở tìm hiểu hoạt động loại thiết bị báo góc lái, hoạt động loại cảm biến Tác giả kế thừa phát triển kinh nghiệm cho việc nghiên cứu mang tính ứng dụng cho thiết bị cụ thể Ý nghĩa khoa học đề tài Đề tài ứng dụng dùng hệ thống báo góc lái Thuật tốn mơ hình đề xuất cho phép áp dụng tàu thủy Đề tài tài liệu tham khảo cho quan tâm đến thiết bị báo góc lái, vi điều khiển AVR, chuẩn truyền thông RS 485 CHƯƠNG GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ CHỈ BÁO GĨC LÁI TÀU THỦY Hệ thống báo góc lái hệ thống riêng biệt so với hệ thống lái, hệ thống thực chức hiển thị góc lệch bánh lái so với vị trí mặt phẳng đối xứng Theo qui định IMO hệ thống lái bắt buộc phải có hệ thống báo góc lái Hệ thống báo góc lái yêu cầu lắp đặt vị trí điều khiển hệ thống lái, đặt vị trí lái cố buồng máy lái 1.1 Chức năng, phân loại, yêu cầu hệ thống báo góc lái 1.1.1 Chức hệ thống báo góc lái Trong q trình điều khiển tàu phải ln ln xác định kiểm sốt vị trí bánh lái Việc xác định vị trí bánh lái phải thực buồng lái Để phục vụ cho việc điều khiển tàu khoảng cách từ buồng lái đến buồng máy lái phụ xa nên người ta sử dụng hệ thống báo góc lái Có hai hệ thống báo góc lái phổ biến là: Hệ thống báo góc lái sử dụng Xenxin, hệ thống báo góc lái sử dụng cầu điện trở Thiết bị báo góc lái có nhiệm vụ nhận liệu từ đo góc lái hiển thị góc quay lái thực bánh lái đến người điều khiển quan sát để điều khiển hướng tàu 1.1.2 Phân loại hệ thống báo góc lái Theo dạng hiển thị: Thiết bị báo góc lái thực tế thường gặp có dạng dạng hiển thị tương tự (analog) hiển thị dạng số (digital) Dạng tương tự (analog) (hình 1.1) dạng hiển thị góc quay đồng hồ kim quay, khơng phải xử lí thêm tín hiệu Hình 3.11 Góc bánh lái lệch phải 19 độ 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu, nghiên cứu với bảo tận tình hỗ trợ nhiều mặt thầy giáo PGS.TS LƯU KIM THÀNH luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mơ hình thiết bị báo góc lái tàu thủy” hồn thành tiến độ với yêu cầu đặt giải vấn đề: Nghiên cứu hệ thống báo góc lái tàu thủy, nghiên cứu loại cảm biến dùng để đo góc lái tàu thủy, đồng thời nghiên cứu tiến hành lập trình chương trình điều khiển hệ thống ngơn ngữ C Tiến hành xây dưng mơ hình vật lý thiết bị báo góc lái tàu thủy Kiến nghị Đề tài thành công việc thiết kế thiết bị báo góc lái tàu thủy Ưu điểm lớn hệ thống báo góc bẻ lái lắp cảm biến nhiều giải pháp khác mà không ảnh hưởng đến sai số phép đo Khơng cần chỉnh định khí cảm biến mà hoàn toàn chỉnh định dạng điện tử Tuy nhiên mặt hạn chế: Trong số điều kiện xuất sai số từ cảm biến Mơ hình vật lí đơn giản, chưa thử nghiệm môi trường tàu thủy 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Khảo(2000) Hệ thống thiết bị điều khiển lái tàu Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Lê Hải Sâm (1998) Điện tử tương tự Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Ngô Diên Tập (2000) Vi điều khiển với lập trình C Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Nguyễn Hoàng Mai (2003) Kỹ thuật đo lường điện tập Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Lê Văn Doanh (2004) Các cảm biến kĩ thuật đo lường điều khiển Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Một số website: aerospace.honeywell.com/HMC1501-1512.ashx www.hocavr.com 10 www.citilink.com/~jsampson/lcdindex.htm 11 www.cs.colostate.edu/~hirsch/LCD.html 12 www.hantronix.com/ PHỤ LỤC /******************************************************* This program was created by the 43 CodeWizardAVR V3.12 Advanced Automatic Program Generator © Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 2/7/2015 Author : Company : Comments: Chip type : ATmega16 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *******************************************************/ #include // Graphic Display functions #include #include // Font used for displaying text // on the graphic display #include unsigned char bx=0; unsigned char bus=1; unsigned char kim[81][2]={ {24,36}, {24,37}, 44 {25,37}, {26,37}, {26,38}, {27,38}, {28,38}, {28,39}, {29,39}, {29,40}, {29,42}, {30,40}, {30,42}, {31,41}, {32,41}, {32,42}, {33,41}, {33,42}, {34,42}, {35,42}, {35,43}, {36,43}, {36,44}, {37,43}, {37,44}, {38,44}, {39,44}, {40,44}, {41,44}, {41,45}, {42,45}, 45 {43,45}, {44,45}, {44,46}, {45,46}, {46,46}, {47,46}, {48,46}, //3 {48,47}, {49,47}, {50,47}, {51,47}, {52,46}, {53,46}, {54,46}, {55,46}, {56,46}, {56,45}, {57,45}, {58,45}, {59,45}, {59,44}, {60,45}, {60,44}, {61,44}, {62,44}, {63,44}, {63,43}, {64,44}, {64,43}, 46 {65,43}, {65,42}, {66,43}, {67,42}, {67,41}, {68,42}, {68,41}, {69,41}, {70,41}, {70,40}, {71,41}, {71,40}, {71,39}, {72,39}, {72,38}, {73,38}, {74,38}, {74,37}, {75,37}, {76,37}, {76,36}, }; void draw(unsigned char k); // Declare your global variables here #define DATA_REGISTER_EMPTY (1