Thi Nghiem DLDK

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN CÁC NGÀNH

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

MÃ SỐ HỌC PHẦN: LAB 507

SỐ TÍN CHỈ: 01 TC

THÁI NGUYÊN - NĂM 2011

BỘ MÔN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN CÁC NGÀNH

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

MÃ SỐ HỌC PHẦN: LAB 507

SỐ TÍN CHỈ: 01 TC

2

TRƯỞNG BỘ MÔNĐo lường điều khiển

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC

BÀI 1.......................................................................................................................4

THỰC HÀNH MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN...........................................................4

BÀI 2.....................................................................................................................22

THỰC HÀNH VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ TRÊN PHẦN MỀM PROTEL.........22

BÀI 3.....................................................................................................................32

KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN...........................................................................32

BÀI 4.....................................................................................................................44

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG GIAO THÔNG..................................44

BÀI 5.....................................................................................................................51

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BÃI RỬA XE TỰ ĐỘNG..........................................51

BÀI 6.....................................................................................................................61

BÀI THÍ NGHIỆM ỔN ĐỊNH MỨC - ỔN ĐỊNH LƯU LƯỢNG......................61

BÀI 7.....................................................................................................................71

BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CẤP NƯỚC.................................................71

BÀI 8.....................................................................................................................75

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG NHÚNG GIAO TIẾP THIẾT BỊ NGOẠI VI CƠ BẢN................................................................................................................75

3

BÀI 1

THỰC HÀNH MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN

SỐ TIẾT: 01 TIẾT

4

5

Thiết kế mạch điện theo yêu cầu của bài toán cho trước là một trong những yêu cầu cần thiết đối với mỗi sinh viên và với mỗi kỹ sư khi làm việc. Tuy nhiên trong quá trình thiết kế mạch điện chúng ta có thể gặp 1 số lỗi nhất định, nếu không được kiểm chứng tốt thì chúng ta phải trả giá khi đưa nó ra thực tế. Phần mềm mô phỏng thiết kế mạch điện là một công cụ được xem như là Lab thu nhỏ, nhằm hỗ trợ cho sinh viên, kỹ sư thiết kế kiểm chứng lý thuyết và đưa ra các giải pháp phù hợp khi có sự cố hoặc lỗi xảy ra.

Phần I. Thực hành

1.1. Mục đích thực hành:

Sau khi thực hiện bài thực hành này bạn có thể:

Làm quen với môi trường và công cụ mô phỏng mạch điện Mutilsim.

Làm quen với tên gọi của các linh kiện điện tử thực tế.

Biết thiết kế thành thạo sơ đồ nguyên lý mạch điện.

Biết sử dụng thành thạo phần mềm mô phỏng để kiểm tra thiết kế và phân tích mạch điện.

Có khả năng phân tích mạch điện thông qua các phép đo và kết quả hiển thị

Giúp sinh viên chuyển đổi tư duy từ kiến thức lý thuyết đến tiếp cận với kiến thức thực tế

Giúp cho SV hiểu rõ được thực hành là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật.

1.2. Cơ sở lý thuyết:

Dựa trên các lý thuyết về mạch khuếch đại và lý thuyết xây dựng bộ đếm đã được học

1.3. Thực hành:

1.3.1. Nội quy an toàn thực hành:

- Người thực hiện thực hành kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thực hành quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch.

- Các thiết bị thực hành chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt...

1.3.2. Nội dung bài thực hành:

Bài 1: Mô phỏng mạch khuếch đại ghép tầng dùng Tranzitor

6

1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành:

a. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thực hành:

Máy tính cá nhân PC

Bộ cài đặt phần mềm mô phỏng mạch điện Mutilsim 8.0

b. Phân nhóm thực hành: Giáo viên hướng dẫn phân nhóm

c. Tiến hành thực hành:

Bài 1: Mô phỏng mạch khuếch đại ghép tầng dùng Tranzitor

R1122k

R125k

RC13k

RE11k

C1

100mF

C2

100uF

CE100nF

Ec

15 V

0

Uv

0.5 V 50 Hz 0Deg R3

6k 0

R2122k

R2210k

RE21k

C4

100uF

Q2

MPS6515

3

1

Q1

MPS6515

10

2

0

7

R12k

4

9

5

0

6Ura

Hình 1: Mạch khuếch đại ghép tầng dùng Tranzitor

Bước 1: Mở phần mềm Mutilsim và tạo một project mới.

Bước 2: Cửa sổ soạn thảo sẽ được hiện ra như hình vẽ bên dưới

7

Hình 2: Cửa sổ làm việc của phần mềm Mutilsim 8.0

Bước 3: Tiếp theo bạn chọn nút trên thanh công cụ linh kiện điện tử, cửa sổ xuất hiện.

8

Thanh công cụ linh kiện điện tử

Cửa sổ soạn thảo

Thanh công cụ các thiết bi đo lường

Hình 3: Cửa sổ lựa chọn linh kiện trong thư viện

Bước 4: Trên cửa lựa chọn linh kiện, bạn chọn Search → cửa sổ xuất hiện

Bước 5: Trên cửa tìm kiếm linh kiện, bạn gõ MPS6515→ sau đó kích Search → kích Ok → kích Ok. Tiếp đó bạn kích chuột trái vào cửa sổ soạn thảo để thực hiện việc đặt linh kiện Tranzitor MPS6515 lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo và kết thúc việc lấy linh kiện Tranzitor MPS6515 .

Bước 6: Lặp lại các bước 3, bước 4, bước 5 để thực hiện việc lấy các linh kiện điện tử khác trên hình vẽ 1.

9


Hình 4: Cửa sổ lựa chọn nguồn điện trong thư viện

Bước 8: Trên cửa lựa chọn linh kiện, mục Component, bạn thấy nó đang chỉ vào nguồn AC_POWER đang cần tìm→ sau đó kích Ok. Tiếp đó bạn kích chuột trái để thực hiện việc đặt bộ nguồn lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo.

Bước 9: Lặp lại các bước 7, bước 8 để thực hiện việc lấy các nguồn điện khác như nguồn Ec, GND.. trên hình vẽ 1.

Bước 10: Tiếp theo bạn chọn nút máy hiện sóng 4 kênh trên thanh công cụ thiết bị đo lường dùng để quan sát tín hiệu vào, ra.. Tiếp đó bạn kích chuột trái để thực hiện việc đặt máy hiện sóng lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo.

10

Bước 11: Sau khi thực hiện lấy toàn các linh kiện điện tử, thiết bị nguồn, máy hiện sóng trong hình vẽ 1. Chúng ta thực hiện nối dây bằng cách kích chuột trái vào chân linh kiện cần nối → sau đó rê chuột tới vị trí đích.

Hình 5: Thực hiện nối dây

Bước 12: Kích Ctrl + S hoặc kích vào biểu tượng để thực hiện lưu lại bản thiết kế ( nên lưu tên file trùng với tên của Project ). Sau đó kích OK.

Bước 13: Kích vào nút mô phỏng , hoặc phím F5, để thực hiện chạy mô phỏng.

11

Máy hiện sóng 4 kênh

Vị trí cần nối

Vị trí cần đích

Bước 14: Kích chuột vào máy hiện sóng để thực hiện quan sát đầu vào, ra và kết quả của mạch khuếch đại.

Hình 6: Kết quả mô phỏng mạch điện

Bài 2: Mô phỏng bộ đếm thuận nghịch Modul 8.

U1A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

VCC

5V

VCC

5V

X2

2.5 V

J1

Key = Space

U5A

74LS107N

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

2

0

VCC

VCC

VCC

VCC

5V

J2

Key = A

0

VCC

U2A

74LS32D

U3A

74LS08DU3B

74LS08D

4

57

U4A

74LS04D

U6A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

U7A

74LS32D

U8A

74LS08DU8B

74LS08D

13

12

VCC14

3

9

8

1

X1

2.5 V

6

10

X3

2.5 V

11

Hình 7: Bộ đếm thuận nghịch Modul 8.

Bước 1: Mở phần mềm Mutilsim và tạo một project mới.

Bước 2: Cửa sổ soạn thảo sẽ được hiện ra như hình vẽ bên dưới

12

Hình 8: Cửa sổ soạn thảo mutilsim 8.0.


13

Thanh công cụ linh kiện điện tử

Cửa sổ soạn thảo

Thanh công cụ các thiết bi đo lường

Hình 9: Cửa sổ lựa chọn linh kiện trong thư viện

Bước 4: Trên cửa lựa chọn linh kiện, bạn chọn 74LS trong mục Family → kéo rê thanh trượt từ trên xuống dưới trong mục Component để tìm kiếm linh kiện 74LS107.

14

Bước 5: Sau đó kích Ok, cửa sổ xuất hiện

Tiếp đó bạn kích chuột trái vào A hoặc B→ Tiếp đó bạn kích chuột trái vào cửa sổ làm việc để thực hiện việc đặt linh kiện 74LS107 lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo và kết thúc quá trình chọn IC 74LS107 bạn ấn cancell hoặc kích B nếu bạn tiếp tục lấy linh kiện này.

15

Bước 6: Lặp lại các bước 3, bước 4, bước 5 để thực hiện việc lấy các linh kiện điện tử khác trên hình 7.


16

Hình 10: Cửa sổ lựa chọn công tắc trong thư viện

Bước 8: Trên cửa lựa chọn linh kiện, mục Family, bạn kéo rê thanh trượt dọc từ trên xuống dưới → chọn SWITH→ chọn SPDT→ kích OK. Tiếp đó bạn kích chuột trái để thực hiện việc đặt công tắc lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo.

Bước 9: Lặp lại các bước 7, bước 8 để thực hiện việc lấy thêm các công tắc khác theo yêu cầu của mạch điện.

Chú ý: Có thể thực hiện thao tác Copy và paste để sao chép các linh kiện giống nhau.

Bước 10: Tiếp theo bạn chọn nút trên thanh công cụ linh kiện điện tử, cửa sổ xuất hiện

Hình 10: Cửa sổ lựa chọn bóng đèn hiển thị trong thư viện

Bước 11: Trên cửa lựa chọn linh kiện, mục Family, chọn PROBE→ chọn PROBE_RED → kích OK. Tiếp đó bạn kích chuột trái để thực hiện việc đặt công tắc lên khoảng trống của cửa sổ soạn thảo.

17

Bước 12: Sau khi thực hiện lấy toàn các linh kiện điện tử, thiết bị nguồn, linh kiện hiển thị đèn đơn cực.... Chúng ta thực hiện nối dây (đã được hướng dẫn phần trên)

Bước 13: Kích Ctrl + S hoặc kích vào biểu tượng để thực hiện lưu lại bản thiết kế ( nên lưu tên file trùng với tên của Project ). Sau đó kích OK.

Bước 14: Kích vào nút mô phỏng , hoặc phím F5, để thực hiện chạy mô phỏng và quan sát trạng thái đầu ra của các bóng đèn.

Bước 15: Kích công tắc J2 ở vị trí phía trên, và ấn phím cách ( spacebar) liên tục để nhìn vào các đèn X1, X2, X3 để quan sát trạng thái đầu ra của bộ đếm.

Lập mối quan hệ giữa số lần ấn phím spacebar ( số xung vào) với trạng thái đầu ra của bộ đếm vào bảng 1:

Số lần ấn phím spacebar

(Số xung vào)

Trạng thái của các bóng đèn hiển thị

X3 X2 X1

1

2

...

6

7

8

Bảng 1

Vẽ giản đồ thời gian của bộ đếm.

Bước 16: Kích công tắc J2 ở vị trí phía dưới và ấn phím cách ( spacebar) liên tục để nhìn vào các đèn X1, X2, X3 để quan sát trạng thái đầu ra của bộ đếm.

Lập mối quan hệ giữa số lần ấn phím spacebar ( số xung vào) với trạng thái đầu ra của bộ đếm vào bảng 2:

Số lần ấn phím spacebar

(Số xung vào)

Trạng thái của các bóng đèn hiển thị

X3 X2 X1

1

18

2

... ... ... ...

7

8

Bảng 2

Vẽ giản đồ thời gian của bộ đếm.

Bước 17: Dựa trên ý tưởng của bộ đếm thuận nghịch modul 8, xây dựng bộ đếm modul 16

d. Bài tập thực hành:

Anh (chị) hãy vẽ sơ đồ nguyên lý mô phỏng các mạch điện được cho ở phần phụ lục I dụng phần mềm Mutilsim.

1.4. Chuẩn bị của sinh viên:

- Đọc và nghiên cứu bài thực hành

- Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thực hành

- Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thực hành

- Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thực hành. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thực hành và có được thực hành tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết.

Phần II. Viết báo cáo thực hành

2.1. Quy định chung:

Báo cáo thực hành được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng.

2.2. Nội dung báo cáo:

2.2.1. Cơ sở lý thuyết

Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2.

2.2.2. Báo cáo kết quả thực hành

- Tổng hợp những kết quả chính cho nội dung báo cáo

- Phương pháp xử lý kết quả thực hành

19

- Gia công kết quả, lập bảng, vẽ đặc tính

- Nhận xét kết quả:

+ Các kết quả thu được từ thực hành

+ So sánh kết quả thực hành với lý thuyết

+ Mức độ kết quả đạt được so với yêu cầu đề ra

- Kiến nghị.

Phần III. ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THÍ NGHIỆM

Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thực hành tổ chức đánh giá điểm thực hành thông qua lựa chọn hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên quá trình thực hành vào nội dung bản báo cáo thực hành của từng sinh viên.

- Điểm thực hành của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Printed Circuit Handbook, MCGraw-Hill.

Printed Circuit Boards, Design and Technology, MCGraw-Hill.

Protel Technology: Easytrax Reference Manual, .

Leslie, R: PCB Design, Do it once, do it right, 1991.

Lindsey, D: The Design and Drafting of Printed circuit, Bishop Graphics Inc, 1980.

Lamit/Lloyd: Drafting for Electronics, Merril, 1985.

20

BÀI 2

THỰC HÀNH VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ TRÊN PHẦN MỀM PROTEL


Khi chúng ta đã kiểm tra hết các lỗi, hoàn thiện bản thiết kế về mặt nguyên lý. Công việc tiếp theo của quá trình thiết kế mạch điện là thiết kế các mạch điện này trên

21

các bo mạch thực và hàn các linh kiện điện tử trên bo mạch. Phần mềm Protel là một công cụ nhằm hỗ trợ cho sinh viên, kỹ sư thiết kế mạch điện sao cho tối ưu nhất về cách sắp xếp linh kiện, chính xác nhất, gọn nhẹ và giảm giá thành sản phẩm.

Phần I. Thực hành

1.1. Mục đích thực hành:

Sau khi thực hiện bài thực hành này bạn có thể:

Làm quen với môi trường và công cụ vẽ mạch điện Protel.

Làm quen với tên gọi của các linh kiện điện tử thực tế.

Biết thiết kế thành thạo sơ đồ nguyên lý mạch điện.

Biết xây dựng thư viện linh kiện riêng để thuận tiện cho việc thiết kế mạch điện.


Giúp cho SV hiểu rõ được thực hành là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật.


Dựa trên các lý thuyết về linh kiện điện tử, về các bước tiến tiến hành vẽ mạch nguyên lý sử dụng phần mềm protel đã được học trong bài giảng Kỹ thuật thiết kế bo mạch.

1.3. Thực hành:

1.3.1. Nội quy an toàn thực hành:

- Người thực hiện thực hành kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thực hành quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch.

- Các thiết bị thực hành chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt...

1.3.2. Nội dung bài thực hành:

Vẽ mạch nguyên lý dựa trên các thư viện linh kiện có sẵn trong phần mềm Protel

1.3.3. Phương pháp và cách thức thực hành:

a. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thực hành:

Máy tính cá nhân PC

Bộ cài đặt phần mềm vẽ mạch điện Protel 9922

b. Phân nhóm thực hành: Giáo viên hướng dẫn phân nhóm

c. Tiến hành thực hành:

Bài 1: Vẽ mạch nguyên lý dựa trên các thư viện linh kiện có sẵn trong phần mềm Protel.

Vẽ mạch nguyên lý mạch điện dưới đây sử dụng phần mềm Protel 99 SE.

555_VIRTUALTimer

GND

DI S

OUTRST

VCC

THR

CON

TRI

30k R1

30k R2

100nF C

10nF Cf

12VVs

0

8

1

U10

4511BD_5V

DA7DB1DC2DD6

OA 13

OD 10OE 9OF 15

OC 11OB 12

OG 14~EL5~BI4~LT3

VCC5V

U2

7490N

QA 12QB 9

QD 11QC 8

I NB1

R916R927

R012

I NA14

R023

R4

3.3k

Q2 Q1Q3 Q0R5

56U3

A B C D E F G

CK

2

17

1615

1413

1211

10

0

VCC

0

653

0

9

D1

DIODE_VIRTUAL

7

4

Hình 11: Bộ đếm modul 10 sử dụng IC 7490

Bước 1: Mở phần mềm Protel 99 và tạo một project mới.

Bước 2: Cửa sổ phần mềm sẽ được hiện ra như hình vẽ bên dưới

23

Hình 12: Cửa sổ thiết kế Explorer

Bước 3: Kích chuột phải vào khoảng trống → chọn New, cửa sổ xuất hiện

Bước 4: Kích chuột trái vào “ Schematic Document“ → cửa sổ xuất hiện

24

Kích phải chuột vào chỗ trống rồi chọn New

Muốn bỏ hay thay đổi mật khẩu được đặt trước đó ta thược hiện: Desing Team\ Members\ Admin

Bước 5: Đặt tên cho bản vẽ ( tên bản vẽ nên trùng với tên của project bạn đang

thiết kế) → kích vào biểu tượng cửa sổ xuất hiện:

Hình 12: Cửa sổ soạn thảo vẽ mạch nguyên lý

Bước 6: Chọn khổ giấy bằng cách kích đúp vào khung bản vẽ hoặc chọn menu Design/Options cửa sổ xuất hiện → chọn khổ giấy phù hợp với bản vẽ

25

Chọn chế độ hiển thị: Hiển thị thư viện

Bản vẽ

Thanh công cụ trợ giúp vẽ mạch

Linh kiện rời rạc

C¸c th viÖn chøa linh kiÖn

Khung bản vẽ

Thanh công cụ trợ giúp vẽ minh hoạ

Nút bỏ chọn đối tượngNút chọn đối tượng

Thanh tiêu đề chỉ đường dẫn của bản vẽ

Hình 13: Cửa sổ lựa chọn khổ giấy

Bước 7: Tiếp theo bạn chọn nút PlacePart (dùng để chọn các linh kiện cần dùng)

trên thanh công cụ vẽ Wiring Tools cửa sổ xuất hiện.

Bước 8: Click chuột vào Browse để tìm chọn linh kiện cần dùng

26

Chọn khổ giấy vẽChọn chiều: ngang hay thẳng đứng

Chọn font chữ cho bản vẽ

Khoảng cách lưới Khoảng cách bắt dính

Hình 13: Cửa sổ lựa linh kiện

Bước 9: Lựa chọn linh kiện trong cửa sổ Browse Libraries → chọn Close, cửa sổ xuất hiện

Bước 10: Cài đặt các tham sô cho điện trở theo yêu cầu của mạch điện → chọn OK→ kích chuột trái vào khoảng trống cửa sổ soạn thảo để thực hiện việc đặt linh kiện điện trở → kích Cencel nếu bạn muốn kết thúc quá trình lấy linh kiện trở ( kích Part type để thay đổi hoặc giữ nguyên giá trị điện trở nếu bạn muốn lấy thêm các linh kiện điện trở cùng kiểu nhưng có giá trị khác → kick OK).

Bước 11: Lặp lại các bước 7, 8, 9, 10 để thực hiện lấy các linh kiện điện tử còn lại trong project bạn đang thiết kế ở hình 11.

Bước 12: Thực hiện sắp xếp lại các linh kiện điện tử đã được lấy ra sao cho phù hợp và đẹp.

27

Bước 13: Chọn nút ( hoặc ấn phấm tắt P→W) để thực hiện nối dây giữa giữa các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý→ nhấp chuột vào vị trí cần nối → kéo rê chuột tới điểm đích cần nối → nhấp chuột trái → nhấp chuột phải để kết thúc lệnh và lặp lại để tối các điểm khác như sơ đồ bản vẽ ở hình 11, để kết lệnh nối dây các bạn ấn phím Esc.

Bước 14: Kích Ctrl + S hoặc kích vào biểu tượng để thực hiện lưu lại bản thiết kế và kết thúc quá trình thực hiện vẽ mạch nguyên lý sử dụng phần mềm Protel

d. Bài tập thực hành:

Anh (chị) hãy vẽ sơ đồ nguyên lý các mạch điện được cho ở phần phụ lục I dụng phần mềm Protel.


- Đọc và nghiên cứu bài thực hành

- Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thực hành

- Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thực hành

- Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thực hành. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thực hành và có được thực hành tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết.

Phần II. Viết báo cáo thực hành


Báo cáo thực hành được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng.

28




2.2.2. Báo cáo kết quả thực hành


- Phương pháp xử lý kết quả thực hành



+ Các kết quả thu được từ thực hành

+ So sánh kết quả thực hành với lý thuyết


- Kiến nghị.


Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thực hành tổ chức đánh giá điểm thực hành thông qua lựa chọn hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên quá trình thực hành vào nội dung bản báo cáo thực hành của từng sinh viên.

- Điểm thực hành của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn.


Printed Circuit Handbook, MCGraw-Hill.

Printed Circuit Boards, Design and Technology, MCGraw-Hill.

Protel Technology: Easytrax Reference Manual, .

Leslie, R: PCB Design, Do it once, do it right, 1991.

Lindsey, D: The Design and Drafting of Printed circuit, Bishop Graphics Inc, 1980.

Lamit/Lloyd: Drafting for Electronics, Merril, 1985.

29

BÀI 3

KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN


30

Danh từ "Khuếch đại thuật toán" (OA- Operational Amplifier) thuộc về bộ khuếch đại dòng một chiều có hệ số khuếch đại lớn, có hai đầu vào vi sai và một đầu ra chung. Tên gọi này có quan hệ tới việc ứng dụng đầu tiên của chúng chủ yếu để thực hiện các phép tính cộng, trừ, tích phân, vi phân.. v.v . Hiện nay các bộ khuếch đại thuật toán đóng vai trò quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật khuếch đại, tạo tín hiệu hình sin và xung, trong bộ ổn áp và bộ lọc tích cực.. v.v.

Khi làm việc với khuếch đại thuật toán chúng ta lưu ý các giả thuyết cơ bản đó là : Trở kháng đầu vào vô cùng lớn Zv = , Trở kháng ra của bằng 0: Zra = 0(), Hệ số khuếch đại (chưa thực hiện phản hồi) tiến tới vô cùng: K = , Độ "trôi điểm không " bằng 0 - các đường đặc tuyến đi qua gốc toạ độ.

Với bài thí nghiệm này, sinh viên sẽ được kiểm chứng lại phần lý thuyết trong §7 chương II thuộc học phần “ Kỹ thuật điện tử tương tự ” về phương pháp dò điểm không, làm rõ ứng dụng khuếch đại thuật toán trong các mạch khuếch đại và mạch so sánh.

Phần I. Thí nghiệm

1.1. Mục đích thí nghiệm:

Sau khi thực hiện bài thí nghiệm này bạn có thể:

Xác định được cách thức dò điểm không

Quan sát hoạt động của mạch so sánh

Nhận biết ảnh hưởng của điện áp bão hòa

Xác định hệ số khếch đại với phản hồi âm

Dự báo được điện áp ra khi có điện áp vào không đổi

Dự báo điện áp ra khi điện áp đầu vào thay đổi


Giúp cho SV hiểu rõ được thí nghiệm là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật.


KHẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

Trước khi thí nghiệm bạn sẽ học về ba thông số chính của một bộ khuếch đại điện áp

- Trở kháng đầu vào: Thường là cao để giảm tải nguồn nuôi bộ khuếch đại

31

- Hệ số khếch đại tầng: Yêu cầu phải cao

- Trở kháng ra: Yêu cầu là nhỏ để hạn chế sự mất mát điện áp ra khi có tải

Còn nhiều đặc tính khác nữa như: tính ổn định, dải thông, công suất danh định… những thông số này sẽ được xem xét sau.

Mạch nối tầng để cải thiện hiệu suất của các transistor đã được nghiên cứu ở module 2.2. Đặc biệt, lợi ích của mạch Darlington, khuếch đại vi phân, dòng sink không đổi, và cặp PNP/NPN sẽ được tích hợp trên một mạch để có thiết bị khuếch đại gần lý tưởng có tên là Khuếch đại thuật toán, do nó có thể thực hiện các chức năng toán học.

Tuy nhiên, tính hữu dụng của thiết bị này vượt xa so với ban đầu, nên “Op Amps” sẽ được thấy nhiều hơn trong các mạch điện ứng dụng.

Khuếch đại vi sai dùng cặp darlington được sử dụng trong tầng vào, tạo nên hai đầu vào, một đầu đảo và không đảo.

Nếu Op Amp được cấp nguồn là ± thì mạch điện sẽ cân bằng với đất. Nguồn nuôi đơn là không cần thiết, chỉ dùng khi yêu cầu.

Trở kháng vào cao được thực hiện bằng cách sử dụng những điện trở cực emiter tại đầu vào mạch điện

Cặp khuếch đại darlington nối tầng sẽ tạo ra hệ số khuếch đại tầng là cao.

Trở kháng ra nhỏ do lấy đầu emitter làm đầu ra.

1.3. Thí nghiệm:

1.3.1. Nội quy an toàn thí nghiệm:

- Người thực hiện thí nghiệm kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch.

32

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt...

1.3.2. Nội dung bài thí nghiệm:

Bài 1: Dò điểm không

Bài 2: Mạch so sánh

Bài 3: Mạch khuếch đại vòng kín

1.3.3. Phương pháp và cách thức thí nghiệm:

a. Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thí nghiệm:

D3000 3.1

Máy hiện sóng

Hai máy đo vạn năng

Các dây nối ngắn và dài

b. Phân nhóm thí nghiệm

c. tiến hành thí nghiệm

Bài 1: Dò điểm không

Nối lỗ cắm 1.4 và 1.5, 1.8 và 1.9.

33

Nối máy đo vạn năng chế độ điện áp DC, đầu dương vào lỗ cắm 1.6, đầu chung vào 1.3

Bật cho module hoạt động.

Chú ý: Điện áp V2 được cấp vào đầu vào đảo, đầu vào không đảo nối đất qua điện trở R2.

Thiết lập cho máy hiện sóng như sau

Cơ sở thời gian (timebase): 2ms/div, chế độ trigger AC, 1 kênh. Định vị trục theo dõi vào giữa màn hình hiển thị.

CH. 1 Y, hệ số khếch đại: 5V/div, đầu vào DC

Điều chỉnh nguồn một chiều ±5V với nguồn V1 và V2 ở vị trí bên phải trên bo mạch

Nối CH1 của máy hiện sóng với lỗ 1.16 để xem xét đầu ra.

Thay đổi chậm V2, chú ý rằng gần tới giữa của trục của màn hình hiển thị thì điện áp ra chuyển từ thấp sang cao.

Điều chỉnh V2 tới gần giá trị mà xảy ra sự chuyển mạch.

Ghi lại giá trị điện áp tại đầu vào đảo khi chuyển mạch diễn ra:

Giá trị điện áp chuyển mạch Vin= (mV) (tại đầu vào đảo)

1a Ghi lại giá trị điện áp chuyển mạch (đảo)

Lưu ý: Khi đầu vào âm, đầu ra là dương và khi đầu vào dương, đầu ra âm, xác định rằng đó là đầu vào đảo.

Đổi dây nối từ lỗ cắm 1.4 và 1.5 sang nối 1.1 và 1.5 và đổi dây nối 1.8 & 1.9 sang 1.2 và 1.8, chuyển đầu dương của máy đo vạn năng sang lỗ cắm 1.7.

Lúc này, điện áp nguồn cấp V1 được đưa vào đầu vào không đảo, đầu vào đảo được nối đất.

Thay đổi V1 một cách từ từ. Chú ý lại lần nữa rằng, gần tới giữa của trục hiển thị trên osilloscope thì điện áp chuyển từ cao (dương) sang thấp (âm).

Ghi lại giá trị điện áp đầu vào không đảo khi có sự chuyển mạch.

Giá trị điện áp chuyển mạch Vin= (mV) (tại đầu vào không đảo)

1b. Ghi lại giá trị chuyển mạch Vin (không đảo)

34

Chú ý: Tại thời điểm này, khi đầu vào là dương, đầu ra dương, xác định lại rằng đó là đầu vào không đảo và hệ số khuếch đại là rất lớn

Bài 2: Mạch so sánh

Hoạt động của mạch này là so sánh điện áp ở một đầu vào với điện áp ở đầu vào còn lại. Trong mạch vòng hở này, điện áp đầu ra chuyển mạch giữa hai trạng thái, đạt trạng thái dương khi điện áp đầu vào đảo âm hơn đầu vào không đảo.

Nối lỗ cắm 1.4 và 1.5, 1.2 và 1.8

Khởi động mạch.

Nối đầu dương của máy đo vạn năng 1 chế độ điện áp DC vào lỗ cắm 1.7 và đầu chung vào 1.3.

Nối đầu dương của máy đo vạn văng 2 chế độ điện áp DC vào lỗ 1.6 và đầu chung vào 1.9.

Điều chỉnh để có điện áp 1V ở đầu vào không đảo, hiển thị trên máy 1.

Thiết lập cho máy hiện sóng như sau: Cơ sở thời gian (timebase): 2ms/div, chế độ trigger AC, 1 kênh. Định vị trục vào giữa màn hình hiển thị

CH. 1 Y, hệ số khếch đại: 5V/div, đầu vào DC

Nối CH1 của máy hiện sóng với lỗ cắm 1.16 để xem xét đầu ra

Thay đổi V2 và lưu ý rằng đầu ra lại chuyển trạng thái.

35

Đọc điện áp từ đồng hồ đo 2, điện áp đầu vào đảo khi chuyển mạch diễn ra

Giá trị chuyển mạch Vin= V (đầu vào đảo)

2a Ghi lại giá trị của Vin

Điều chỉnh V1 để đầu vào không đảo có điện áp bất kỳ.

Quan sát trạng thái chuyển mạch của mạch một lần nữa khi điện áp đầu vào đảo bằng với điện áp đầu vào không đảo.

2b Với điện áp chuẩn được đặt vào đầu vào đảo, điện áp biến thiên đặt vào đầu vào không đảo (V1) thì điện áp ra sẽ dương khi điện áp đầu vào không đảo:

Tháo CH1 của oscilooscope khỏi lỗ 1.6

Bạn sẽ quan sát thấy rằng điện áp ra của Op Amp có giá trị luôn luôn nằm giữa điện áp dương và âm của nguồn cung cấp. Điện áp ra lớn nhất và nhỏ nhất được biết đến như là điện áp bão hòa. Điện áp bão hòa thường nhỏ hơn từ 0.5 đến 2V so với điện áp nguồn cấp.

Giờ chúng ta sẽ nghiên cứu điện áp bão hòa này với Op Amp ở mạch điện 1.

Sử dụng máy đo vạn năng 2 để đọc điện áp nguồn cấp dương ( lỗ cắm 1.14) và âm (lỗ 1.15) và ghi lại ở cột đầu tiên trong bảng 1.1

Chuyển đầu dương của máy vạn năng 2 sang lỗ 1.16

Để V2 ở vị trí giữa và điều chỉnh V1 theo chiều kim đồng hồ để điện áp dương tiến tới bão hòa. Đo giá trị điện áp dương bão hòa được hiển thị trên máy đo và ghi vào bảng 1.1

Điều chỉnh V1 ngược chiều kim đồng hồ để đo điện áp âm bão hòa. Ghi lại vào bảng 1.1.

2c Ghi lại giá trị điện áp âm bão hòa vào bảng 1.1.

36

Bài 3: Mạch khuếch đại vòng kín

Điện áp đầu ra được lấy một phần và đưa về về đầu vào đảo. Từ đó, mạch khuếch đại nhận đầu vào từ hai nguồn, đầu vào ngoài qua Rin và phản hồi qua Rf. Hệ số khuếch đại tầng được xác định bằng tỉ số giữa hai điện trở

(dấu trừ biểu hiện sự ngược cực tính)

Mạch có phản hồi được mô tả trên được gọi là mạch khuếch đại vòng kín.

Sử dụng công thức đã cho và giá trị các điện trở cho trên mạch, tính trước hệ số khuếch đại Av:

Giá trị :

3a Tính trước hệ số khuếch đại

37

Nối lỗ cắm 1.4 và 1.5, 1.8 và 1.9, 1.10 và 1.11

Khởi động nguồn module.

Chú ý: Điện áp V2 đưa tới đầu vào đảo, đầu vào không đảo nối đất.

Nối máy đo vạn năng 1 chế độ đo điện áp DC, chân dương nối vào 1.6. chân chung nối 1.3 để đo điện áp ra Vout, ghi giá trị đo được vào bảng 1.2

Tính giá trị hệ số: và ghi vào bảng 1.2

Điều chỉnh lại giá trị Vin tới giá trị thứ 2 cho trong bảng 1.2

38

Đọc giá trị Vout và ghi giá trị vào bảng 1.2, tính toán và ghi hệ số khuếch đại tương ứng.

Làm tương tự như trên với các giá trị Vin cho trong bảng.

3b Ghi lại giá trị tính toán của hệ số khuếch đại với Vin=3.5V


- Đọc và nghiên cứu bài thí nghiệm

- Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thí nghiệm

- Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thí nghiệm

- Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thí nghiệm. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thí nghiệm và có được thí nghiệm tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết.

Phần II. Viết báo cáo thí nghiệm


Báo cáo thí nghiệm được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng.




2.2.2. Báo cáo kết quả thí nghiệm


- Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm



+ Các kết quả thu được từ thí nghiệm

+ So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết


+ Đánh giá các sai số của dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, người thao tác...

- Kiến nghị.

39


Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thí nghiệm tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thí nghiệm của từng sinh viên

- Điểm thí nghiệm của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn.


[1] Laboratary 3.11 D300 Operational Amplifiers-1, hãng LJCREAT.

2 Phạm Minh Hà, Kỹ thuật mạch điện tử, NXB, KHKT, 1997.

3 PGS. TS Đỗ Xuân Thụ, Đặng Văn Chuyết, Nguyễn Viết Nguyên, Kỹ thuật điện tử, NXB Giáo Dục, 2008.

4 Bộ môn Kỹ thuật điện tử, Giáo trình Kỹ thuật điện tử, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp.

40

BÀI 4

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG GIAO THÔNG


41

NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Mục đích thí nghiệm:

Giúp sinh viên tiếp xúc với thiết bị thực tế,cụ thể là PLC S7-200, phần mềm lập trình, kết nối giữa PLC (thiết bị điều khiển) với thiết bị chấp hành.

Giúp sinh viên biết cách chuyển đổi từ bài toán trên lý thuyết sang bài toán thực tế trên mô hình để kiểm chứng sự chính xác của bài toán và các kiến thức đã học và đồng thời giúp sinh viên làm quen với công việc của người làm kỹ thuật.

Cơ sở lý thuyết:

Dựa trên kiến thức đã học trong các môn học có liên quan đến môn học Logic, PLC, (trong bài thí nghiệm sử dụng PLC S7-200 và phần mềm Microwin).

Dựa vào mô hình, yêu cầu của bài thí nghiệm để tìm các phương hướng giải bài toán trên lý thuyết rồi áp dụng trên mô hình để kiểm chứng.

Nội dung thí nghiệm:

Giới thiệu về thiết bị thí nghiệm:

Các thiết bị thí nghiệm bao gồm:

PLC S7-200 và các modul I/O được gắn sẵn trên mô hình có sẵn các đầu dây để kết nối với các thiết bị ngoài.

Mô hình hệ thống đèn đường giao thông bao gồm 4 tổ hợp đèn (đỏ,xanh,vàng) hoặc mô hình hệ thống rửa xe ô tô tự động.

Máy tính, được sử dụng để lập trình chương trình trên phần mềm và kết nối với PLC.

Dây để kết nối giữa PLC và các thiết bị chấp hành.

Trình tự các bước thí nghiệm:

Trước khi tiến hành thí nghiệm cần phải tìm hiểu kĩ các thiết bị trong phòng thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn thí nghiệm.

Tiến hành kiểm tra các thiết bị xem có điều gì bất thường không.

Tiến hành kết nối dây giữa PLC và các thiết bị chấp hành (sử dụng dây cắm để kết nối dây).

Kiểm tra nguồn cấp cho PLC và cấp nguồn cho PLC.

42

Sử dụng máy tính để lập trình và thiết lập chương trình cho PLC,sử dụng phần mềm Microwin để lập trình chương trìnhsau đó đưa chương trình đã lập trình vào PLC.

Chú ý: Trước khi download chương trình vào PLC thì ta phải upload chương trình từ PLC lên để tránh trường hợp bị mất các chương trình quan trọng trong PLC.

Tiến hành upload chương trình ta làm như sau:

Kết nối PLC với máy tính,mở phần mềmMicrowin rồichọn File Upload hoặc click vào biểu tượng mũi tên hướng lên trên trên thanh công cụ.

Sau khi Upload xong ta phải lưu file đó vào trong máy tính.

Tiến hành Download chương trình xuống PLC

Kết nối PLC với máy tính, mở phần mềm Microwin rồi chọn File Download hoặc click vào biểu tượng mũi tên hướng xuống dưới trên thanh công cụ.

Cho mô hình chạy và quan sát kết quả.

THÍ NGHIỆM

Mô tả mô hình bài thí nghiệm:

Đèn giao thông là hệ thống điều khiển giao thông thông minh , tiện lợi và rất văn minh tại các thành phố, đô thị. Với sự gia tăng một cách chóng mặt các đô thị, thành phố cũng như các phương tiện giao thông thì đèn đường giao thông là một hệ thống không thể thiếu trong quá trình lưu thông để đảm bảo các phương tiện lưu thông theo trật tự, đặc biệt là ở các điểm giao cắt giữa các con đường thì càng cần phải có hệ thống đèn giao thông. Đèn giao thông thường được đặt tại các điểm giao cắt giữa các tuyến đường giao thông có lưu lượng các phương tiện tham gia giao thông lớn để điều khiển các phương tiện lưu thông theo một trật tự nhất định. Hệ thống đèn đường được điều khiển theo chu kì và theo thuật toán nhất định để điều khiển các phương tiện giao thông lưu thông theo một quy định nhất định.

Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng PLC để điều khiển hệ thông đèn điều khiển giao thông theo yêu cầu cho trước.

Hệ thống đèn đường giao thông trong bài thí nghiệm gồm 4 tổ hợp đèn A, A1, B và B1 độc lập được đặt trên mô hình với vị trí của các tổ hợp đèn như sau:

43

Hình 1.1 Vị trí các cột đèn

Mỗi tổ hợp đèn gồm 3 đèn: Xanh,vàng và đỏ. Mỗi đèn đều có đầu dây chờ sẵn để kết nối nguồn điều khiển.

Nguồn cấp cho hệ thống đèn là nguồn 24VDC (nguồn 24VDC có có sẵn trên mô hình PLC, ta chỉ cần nối dây sang hệ thống đèn là được).

Yêu cầu của bài thí nghiệm.

Bài toán đặt ra là điều khiển đèn sáng theo mô tả sau :

Hình 1.2 Giản đồ thời gian.

+ Lấy mốc thời gian là khi hệ thông bắt đầu hoạt động. Khi hệ thống bắt đầu hoạt động thì đèn xanh A và A1 sáng trong vòng 20s đồng thời đèn đỏ B và B1 cũng phải sáng và thời gian 23s.

+Sau 20s thì đèn xanh A, A1 tắt đồng thời đèn vàng A,A1 phải sáng, thời gian sáng của đèn vàng là 3s.

44

+Sau 23s đèn đỏ B, B1 tắt đồng thời đèn xanh B, B1 sáng với thời gian sáng là 20s,đèn vàng A, A1 tắt và đèn đỏ A,A1 sáng trong vòng 23s.

+Đèn B,B1 sáng hết 20s thì phải tắt và đồng thời đèn vàng B, B1 sáng với thời gian sáng là 3s.

+Đèn vàng B,B1 sáng hết 3s thì phải tắt đồng thời đèn đỏ B,B1 sáng và đèn xanh A, A1 sáng,quá trình lặp lại như lúc bắt đầu khởi động.

Tiến hành thí nghiệm.

Kết nối dây giữa mô hình đèn đường giao thông với PLC (trong bài thí nghiệm này ta chỉ cần nối từ các đầu ra của PLC Q0.0,Q0.1... tới các đầu cực nguồn của đèn là được, còn đầu vào I0.0...thì ta sử dụng các công tắc trên mô hình PLC để ON,OFF).

Lập trình, download chương trình xuống PLC.

Cho mô hình hoạt động và quan sát kết quả.

Chương trình tham khảo:

45

46

47

48

BÀI 5

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BÃI RỬA XE TỰ ĐỘNG


49

I. Mô tả mô hình bài thí nghiệm:

Bãi rửa xe tự động là mô hình rửa xe tiên tiến có thể dùng để rửa sạch nhiều loại xe khác nhau từ xe con, xe khách cho đến xe tải v.v…. Hệ thống rửa xe là một hệ thống hiện đại được điều khiển theo chu kì và theo thuật toán nhất định để điều khiển các chổi rửa và các van nước, xà phòng cũng như thổi làm khô một cách hiệu quả nhất.

Trong bài thí nghiệm này ta sử dụng PLC để điều khiển hệ thống rửa xe tự động theo yêu cầu cho trước.

Hệ thống rửa xe tự động trong bài thí nghiệm gồm 3 chổi rửa ở bên trên, trái và phải. Các chổi rửa này có thể vừa quay vừa chuyển động tịnh tiến. 1 van nước, 1 van xà phòng và 1 van thổi gió làm khô. 1 đèn nháy báo hiệu hệ thống hoạt động. 1 băng tải để đưa xe dọc theo hệ thống rửa.

Top brush

Conveyor

Right brushL

eft b

rush

Detergent ValveBlowerWater Valve

Blinker

Hình 2.1 Vị trí bố trí các thiết bị trên mô hình

Nguồn cấp cho hệ thống đèn là nguồn 24vdc (nguồn 24VDC có có sẵn trên mô hình PLC, ta chỉ cần nối dây sang hệ thống là được).

II. Yêu cầu của bài thí nghiệm.

Bài toán đặt ra là điều khiển hệ thống theo mô tả sau :

Để đưa hệ thống lại trạng thái ban đầu ta giữ nút Stop ít nhất 4s. Băng tải và các chổi rửa sẽ được đưa về trạng thái ban đầu tức là ở các vị trí C4, LB4, TB4, RB5. Ta có thể sử dụng các công tắc (LB6, LB7), (TB6, TB7),(RB6, RB7) để chỉnh các vị trí của chổi tùy theo loại xe ta muốn rửa (xe con, xe khách, xe tải v.v…)

Bắt đầu hệ thống ta bấm nút Start. Lúc này đèn Blinker sẽ nhấp nháy báo hiệu hệ thống bắt đầu làm việc. Băng tải sẽ chuyển động đưa xe đi tới.

Sau 10s khi xe đã ở trong đường rửa thì van nước Water valve được mở ra. Sau khi xả nước được 3s thì van xà phòng Detergent valve cũng mở ra và đồng thời 3 chổi rửa cũng hoạt động.

50

Khi các chổi hoạt động thì chúng vừa quay vừa chuyển động tịnh tiến. Khi chúng tiến đến vị trí giới hạn thì van xà phòng đóng lại đồng thời các chổi rửa cũng đi ngược trở lại.

Khi các chổi rửa quay về vị trí ban đầu thì van nước khóa lại và van thổi gió Blower được mở ra. Quá trình thổi làm khô này kết thúc khi băng tải đã chuyển động đến vị trí cuối C5.

Nếu muốn bắt đầu lại quá trình ta giữ nút Stop ít nhất 4s để đưa hệ thống lại thời điểm ban đầu và thực hiện lại thao tác.

III. Tiến hành thí nghiệm.

Kết nối dây giữa mô hình rửa xe với.

Lập trình, download chương trình xuống PLC.

Cho mô hình hoạt động và quan sát kết quả.

Chương trình tham khảo:

51

52

53

54

55

56

57

58

BÀI 6

BÀI THÍ NGHIỆM ỔN ĐỊNH MỨC - ỔN ĐỊNH LƯU LƯỢNG


59

Phần I . THÍ NGHIỆM

Mục đính thí nghiệm

Tiếp cận những thiết bị thực tế thường sử dụng trong công nghiệp: Thiết bị cảm biến (áp suât, nhiệt độ, lưu lượng, mức…), thiết bị điều khiển (biến tần, van điều khiển góc mở, bơm…)

Phân tích quá trình hoạt động của một nhà máy nhiệt điện và đưa ra các bài toán điều khiển trong từng quá trình

Làm quen và sử dụng phần mềm giám sát và điều khiển của hãng ABB để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của nhà máy.

Kiểm định các kiến thức lý thuyết về điều khiển logic và điều khiển quá trình sử dụng bộ điều khiển PID và các bộ điều khiển cấp cao khác

Phân tích sự ảnh hưởng của các tham số điều khiển PID cà giám sát đáp ứng của hệ thống trên đồ thị, sau đó kiểm chứng sự đúng đắn đáp ứng đó trên cơ sở lý thuyết đã học

Cơ sở lý thuyết

- Kiến thức cơ bản về các loại cảm biến (áp suất, lưu lượng , mức, nhiệt độ)

Sinh viên phải có kiến thức nền tảng về DCS

Phải có kiến thức về điều khiển logic khiển quá trình sử dụng bộ điều khiển PID và các bộ điều khiển cấp cao khác

Thí nghiệm

1.3.1 Nội dung an toàn thí nghiệm

- Người thực hiện thí nghiệm kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đều phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền.

60

THÍ NGHIỆM

1 Mục đích bài thí nghiệm

Việc ổn định mức hay duy trì mức nước trong bao hơi, trong bình nước cấp là rất quan trọng. Ổn định mức nước trong bình nước cấp giúp nhà máy nhiệt điện luôn luôn đủ lượng nước cấp cho toàn hệ thống, tránh được tình trạng gián đoạn toàn hệ thống do thiếu nước cấp đầu vào. Ngoài ra ổn định mức nước trong lò hơi (thực tế) hay bình gia nhiệt (mô hình) là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ thiết bị trong nhà máy

Đối tượng điều khiển trong mô hình

Ổn định mức nước bình cấp

Ổn định mức nước bình gia nhiệt (mô hình) hay lò hơi (trên thực tế)

Hình 3.1 Những đối tượng trong bài toán điều khiển mức

* Các thiết bị tham gia trong quá trình điều khiển

Các thiết bị cảm biến mức: Cảm biến siêu âm, cảm biến chênh áp…phản hồi mức nước chênh áp trong bình

Các thiết bị cấp nước vào bình: Bơm nước (P01, P02)

* Phân tích bài toán ổn định mức nước bình cấp - Ốn định lưu lượng cấp nước

Ổn định mức:

61

Đầu vào: Bơm nước cấp P01

Đầu ra: Bơm nước P02 bơm nước từ bình nước cấp lên bình gia nhiệt

Tín hiệu phản hồi: Cảm biến mức thực tế (dùng cảm biến siêu âm)

Ổn định lưu lượng

Điều khiển biến tần để điều khiển bơm P01

Tín hiệu phản hồi: Cảm biến lưu lượng thực tế cấp nước và bình nước cấp

Cấu trúc điều khiển

Cấu trúc điều khiển mức nước bình nước cấp sử dụng vòng đơn:

Trong cấu trúc này sử dụng một bộ điều khiển PID để điều khiển bơm 02 còn các yếu tố khác coi là nhiễu của hệ thống

Phân tích cấu trúc điều khiển : Sinh viên chuẩn bị

Trình tự tiến hành và xét sự ảnh hưởng của bộ tham số KP, KI, KD

Trên màn hình giám giát

3.2 Cấu trúc điều khiển lưu lượng vào sử dụng vòng đơn:

Ổn định lưu lượng là quá trình ổn định lưu lượng nước cấp vào bình nước cấp TK01 nhằm đảm bảo đủ nước cấp vào bình gia nhiệt. Để ổn định lưu lượng cấp khiến tốc độ bơm P01 thông qua biến tần theo giá trị đặt trước

Cấu trúc điều khiển:


62

PID Pump_01

SL eF

Cảm biến lưu lượng

PvL

_+

+SL eL

Cảm biến mức nước bình nước cấp

Nhiễu

_PvL

PID Pump_01

Bình nước cấp



Chú ý: Do đối tượng điều khiển là bơm 01 nên trong cùng một thời điểm chỉ sử dụng 1 vòng điều khiển (điều khiển mức hoặc điều khiển lưu lượng).

Cấu trúc điều khiển Cascade kết hợp điều khiển mức và lưu lượng:

Sử dụng bộ điều khiển PID Cascade để điều khiển mức và lưu lượng. Bộ điều gồm 2 mạch vòng điều khiển lồng nhau, trong đó vòng điều khiển lưu lượng bên trong (tác động nhanh) và vòng điều khiển mức bên ngoài (tác động chậm hơn)




Bật bơm 01:

Kích chuột trái vào biểu tượng bơm 1

Biểu điều khiển bơm 1 hiện ra như sau:

63

Pum_01 Level Tank Water Supply

Water Flow control

Level controller

efLrefeL

Sensor lưu lượng

Master controller

Lref

Slave controller

Chọn chế độ: Bằng tay rồi bật bơm, sau đó chuyển sang chế độ tự động

Bật điều khiển Cascade mức bình cấp: Click trái chuột vào biểu tượng khung hiển thị số dưới bơm 1

Bảng điều khiển Cascade xuất hiện như sau:

Chế độ thường Chế độ mở rộng

Ý nghĩa các tap điều khiển khác

64

Tham khảo hoạt động với bộ tham số PID như sau:

Với sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực khoảng 10% thì tốc độ đáp ứng khoảng 5 phút

Với một lượng tải (mở van tay khoảng 35%) thì độ quá điều chỉnh (sai lệch so với giá trị đặt) khoảng 1.4%

65

Sau khi tham khảo hoạt động của hệ thống bộ tham số PID trên : Sinh viên thay đổi các tham số KP (Gain), KI (Ti), KD(Td) và theo dõi đáp ứng của hệ thống với từng thay đổi trên đồ thị.

Sinh viên có thể kiểm tra hoạt động của từng vòng PID (vòng ổn định lưu lượng hay vòng ổn định mức nước)

Kiểm chứng lại các kiến thức lý thuyết đã học trên lớp sau đó đưa ra kết luận về hoạt động của bộ điều khiển PID.

Bảng theo dõi ảnh hưởng của bộ tham số điều khiển PID. (Sinh viên theo dõi và ghi lại)

Tham số Đáp ứng đồ thị Kiểm chứng lý thuyết

Kết luận

Tăng P

(Gain)

Giảm P(Gain)

Tăng I

(Ti)

66

Giảm I

(Ti)

Tăng D

(Td)

Giảm D

(Td)

* Phân tích bài toán ổn định mức bình gia nhiệt

Đầu vào : Bơm nước cấp P02

Đầu ra : Lượng nước bốc hơi

Tín hiệu phản hồi : Cảm biến mức nước thực tế (cảm biến chênh áp)

* Với bài toán này ta có thể xây dựng 2 cấu trúc điều khiển:

Cấu trúc điều khiển vòng đơn: Sử dụng bộ điều khiển PID Loop

Cấu trúc điều khiển Cascade: Kết hợp điều khiển mức nước bình gia nhiệt và điều khiển áp suất bao hơi.

67

3.4 Cấu trúc điều khiển mức nước bình gia nhiệt sử dụng vòng đơn

Trong cấu trúc này sử dụng bộ điều khiển PID để điều khiển bơm 02 còn các yếu tố khác coi là nhiễu của hệ thống.



68

PID Pump_01

SL eL

Cảm biến mức nước bình gia nhiệt

V1

_PvL

+

BÀI 7

BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CẤP NƯỚC


69

1 Mục đính bài thí nghiệm:

Bài toán ổn định nhiệt nói chung là một bài toán thường gặp trong công nghiệp. Sinh viên thông qua mô hình thí nghiệm này sẽ phân tích và hiểu nguyên lý điều khiển ổn định nhiệt độ.

2 Đối tượng điều khiển trong mô hình:

* Các đối tượng điều khiển trong mô hình điều khiển ổn định nhiệt độ

Bộ phận gia nhiệt: Trong mô hình sử dụng hơi nước có nhiệt độ cao để gia nhiệt

Bộ phận điều khiển gia nhiệt: Sử dụng van điều khiển góc mở (CV02) điều khiển lượng hơi đi gia nhiệt

Tín hiệu nhiệt độ phản hồi: Cảm biến nhiệt độ

* Phân tích bài toán điều khiển ổn định nhiệt độ nước cấp trong mô hình

Trong mô hình: Để điều khiển nhiệt độ nước cấp ta có thể điều khiển các tham số như lưu lượng nước cấp từ bình nước cấp lên nồi hơi gia nhiệt bằng cách thay đổi tốc độ của bơm số 2, hay lượng hơi phản hồi từ nồi hơi bằng cách điều khiển góc mở van điều khiển CV02, khi góc mở van tăng thì lượng hơi phản hồi tăng và làm tăng nhiệt độ nước cấp và nồi hơi, ngược lại khi góc mở giảm thì lượng hơi phản hồi giảm và làm giảm nhiệt độ nước cấp.

70

3 Cấu trúc điều khiển khiệt độ cấp nước

Sử dụng bộ điều khiển PIDLoop đề điều khiển góc mở van CV02 (van điều khiển lượng hơi gia nhiệt). Trong mô hình này thì chỉ điều khiển duy nhất góc mở van CV02 còn các yếu tố khác coi như là nhiễu. Đây cũng là các nhiễu thường gặp trong công nghiệp.



Trên màn hình giám sát

Bật bảng điều khiển PID Loop, điều khiển góc mở van CV02

Bật bảng điều khiển hiện ra như sau:

Chế độ thường Chế độ mở rộng

71

PID Valve_02

SL eT

Cảm biến nhiệt độ nước cấp

Lưu lượng nước lạnh

_PvL

+ Bộ gia nhiệt nước cấpĐ

ặc tuyến truyền đạt của khuếch đại thuật toán

0

uv

-Ec

+Ec

Đầu vào không đảo

Đầu vào đảo

U-

rm

ax

+

+

Ý nghĩa các tap khác:

Bộ tham số PID tham khảo:

Do đối tượng nhiệt độ nước cấp là đối tượng biến thiên chậm, đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng nước cấp, lượng hơi gia nhiệt. Các tác động này cũng là các tác động gián tiếp nên đáp ứng điều khiển chậm.

Xét lưu lượng nước qua không đổi (Bơm 2 bơm với tốc độ điều khiển của biến tần 5Hz) thì nhiệt độ nước cấp ổn định khoảng 850C

72

BÀI 8

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG NHÚNG GIAO TIẾP THIẾT BỊ NGOẠI VI CƠ BẢN


73

Phần I. THÍ NGHIỆM

1.1. Mục đích thí nghiệm:

Giúp sinh viên củng cố các kiến thức về thiết kế và lập trình cho hệ vi điều khiển (trên nền PIC) đồng thời tiếp cận với một môi trường thiết kế tích hợp chuyên nghiệp là phần mềm PIC C Compile và phần mềm mô phỏng Proteus.

Lập trình đọc ADC, hiển thị LCD, điều khiển tốc độ động cơ theo giá trị ADC đọc được.

Giúp Sinh viên chuyển đổi tư duy từ kiến thức lý thuyết đến tiếp cận với kiến thức thực tế.

Giúp cho SV hiểu rõ được thí nghiệm là một bộ phận công việc của người làm công tác khoa học kỹ thuật.


Hệ thống nhúng là một hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm nhúng. Phần cứng là hệ thống vi điều khiển PIC và thiết bị ngoại vi. Phần mềm nhúng dùng ngôn ngữ C, biên dịch trên nền PIC C compile.

Trong bài này, chúng ta thiết kế phần mềm nhúng, dựa trên nền phần cứng nhúng đã có, theo sơ đồ khối sau đây:

Trong đó:

Hệ thống chấp hành là động cơ DC và mạch khuếch đại công suất cho động cơ đó.

Hiển thị trạng thái là một module LCD16x2, dùng để hiển thị tất cả trạng thái của hệ thống

Cảm biến là bộ phận chuẩn hóa tín hiệu từ phần phản hồi của hệ thống chấp hành đưa về bộ điều khiển trung tâm.

Bộ điều khiển trung tâm, là phần quan trọng nhất của hệ thống; là nơi phần mềm nhúng vào, thể hiện thuật toán của chúng ta.

Để thực hiện tốt bài thí nghiệm, chúng ta cần chuẩn bị trước các kiến thức cơ bản sau đây:

Cấu trúc máy tính nhúng, vi điều khiển, mạch logic cơ bản, mạch khuếch đại, mạch lọc, LCD, cảm biến, ADC,...

74

Ngôn ngữ lập trình C cho PIC (CCS C). Các kiến thức về tập lệnh, cấu trúc rẽ nhánh, vòng lặp, khai báo chương trình con, biến, hằng, mảng,...

1.3. Thí nghiệm:

1.3.1. Nội quy an toàn thí nghiệm:

- Người thực hiện thí nghiệm kể cả Hướng dẫn viên và sinh viên đề phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch.

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền. Ví dụ: Thiết bị điện cao thế (trên 1 kV), các thiết bị áp lực, chất hóa học đặc biệt...

1.3.2. Nội dung bài thí nghiệm:

Làm quen phần mềm PIC C Compile, Proteus

Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên Proteus, đáp ứng bài toán Giao tiếp thiết bị ngoại vi cơ bản: LCD, Điều khiển động cơ, mạch tương tự (lấy tín hiệu ADC).

Tạo một project mới trên CCS

Lập trình phần mềm nhúng, đáp ứng được bài toán.

Nạp vào mạch thật

Kiểm tra hoạt động và đánh giá kết quả

1.3.3. Phương pháp và cách thức thí nghiệm:

Giới thiệu thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Phân nhóm thí nghiệm

75

Sơ đồ hay cách thức tiến hành TN

Thiết kế phần cứng hệ thống nhúng trên môi trường mô phỏng Proteus:

LDR1TORCH_LDR

50%

RV1

50k

LDR_Ai

LDR_Ai

ADC input

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP2 16

RC2/CCP1 17

RC3/SCK/SCL 18

RD0/PSP0 19

RD1/PSP1 20

RB7/PGD 40RB6/PGC 39

RB5 38RB4 37

RB3/PGM 36RB2 35RB1 34

RB0/INT 33

RD7/PSP7 30RD6/PSP6 29RD5/PSP5 28RD4/PSP4 27RD3/PSP3 22RD2/PSP2 21

RC7/RX/DT 26RC6/TX/CK 25

RC5/SDO 24RC4/SDI/SDA 23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI 15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

LDR_Ai

Q12N2222

Q22N2222

Q3

2N2222

Q4

2N2222

Forward

Forward

Backward

BackwardForwardBackward

Forw-Back0-0: Stop1-0: Forward0-1: Backward1-1: Disable (Do not use)

D4

D5

D6

D7

RS E

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L DISPLAY

MOTOR CONTROLEMBEDED CONTROLLERD4D5D6D7RSE

Hình 1. Phần cứng hệ thống nhúng mô phỏng trên Proteus

LDR1TORCH_LDR

50%

RV1

50k

LDR_Ai

LDR_Ai

ADC input

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

LDR_Ai

Q12N2222

Q22N2222

Q3

2N2222

Q4

2N2222

Forward

Forward

Backward



D0D1D2D3D4D5

D4

D5

D6

D7

RS E

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L DISPLAY

MOTOR CONTROLEMBEDED CONTROLLER

Hình 2. Phần cứng hệ thống nhúng – Mạch ADC

76

LDR1TORCH_LDR

50%

RV1

50k

LDR_Ai

LDR_Ai

ADC input

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP2 16

RC2/CCP1 17

RC3/SCK/SCL 18

RD0/PSP0 19

RD1/PSP1 20


RB5 38RB4 37


RB0/INT 33




RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI 15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

LDR_Ai

Q12N2222

Q22N2222

Q3

2N2222

Q4

2N2222

Forward

Forward

Backward



D0D1D2D3D4D5

D4

D5

D6

D7

RS E

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L DISPLAY

MOTOR CONTROLEMBEDED CONTROLLERHình 3. Phần cứng hệ thống nhúng – Mạch hiển thị

LDR1TORCH_LDR

50%

RV1

50k

LDR_Ai

LDR_Ai

ADC input

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP2 16

RC2/CCP1 17

RC3/SCK/SCL 18

RD0/PSP0 19

RD1/PSP1 20


RB5 38RB4 37


RB0/INT 33




RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI 15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

LDR_Ai

Q12N2222

Q22N2222

Q3

2N2222

Q4

2N2222

Forward

Forward

Backward



D4

D5

D6

D7

RS E

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L DISPLAY

MOTOR CONTROLEMBEDED CONTROLLERD4D5D6D7RSE

Hình 4. Phần cứng hệ thống nhúng – Điều khiển trung tâm

77

LDR1TORCH_LDR

50%

RV1

50k

LDR_Ai

LDR_Ai

ADC input

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

LDR_Ai

Q12N2222

Q22N2222

Q3

2N2222

Q4

2N2222

Forward

Forward

Backward



D0D1D2D3D4D5

D4

D5

D6

D7

RS E

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L DISPLAY

MOTOR CONTROLEMBEDED CONTROLLER

Hình 5. Phần cứng hệ thống nhúng – Mô phỏng động cơ và mạch điều khiển công suất.

78

Trình tự tiến hành thí nghiệm

Lựa chọn các linh kiện từ panel Libraries và đưa vào sơ đồ theo bảng sau:

Ký hiệu Tên linh kiệnGiải

thíchSố

lượng

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

PIC16F877AVi điều

khiển1

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L

LM016L

Màn hình hiển thị trạng thái hệ thống

1

MOTOR Động cơ 1

RV1

1k

Pot-HG Biến trở 1

LDR1TORCH_LDR

TORCH_LDR

Quang trở, giả lập tín hiệu đầu vào

1

79

Ký hiệu Tên linh kiệnGiải

thíchSố

lượng

Q12N2222 2N2222

Tranzitor

4

Thiết kế mạch như hình ở “Hình 1. Phần cứng hệ thống nhúng mô phỏng trên Proteus”.

Tạo Dự án nhúng:

Viết mã nguồn như sau:

#include "ADC_LCD_Moto control.h"

#define use_portb_lcd TRUE

#include <LCD.C>

#define Forward_pin PIN_D0

#define Backward PIN_D1

void main()

{

int16 AD,k;

const int16 Tmax=1024;

setup_adc_ports(AN0_AN1_AN3);

setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);

setup_psp(PSP_DISABLED);

setup_spi(SPI_SS_DISABLED);

setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_1);

setup_timer_1(T1_DISABLED);

setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);

setup_comparator(NC_NC_NC_NC);

setup_vref(FALSE);80

lcd_init();

set_adc_channel(0);

set_tris_d(0);output_d(0);

while(1){

AD=read_adc();//0..1023

lcd_gotoxy(1,1); printf(LCD_PUTC, "ADC=%4lu",AD);

lcd_gotoxy(1,2);

printf(LCD_PUTC, "Volt=%5.2f",(float)AD/205);

for(k=0;k<100;k++){

output_high(Forward_pin);delay_us(AD);

output_low(Forward_pin); delay_us(Tmax-AD);

}

}

}

Nạp vào Mạch mô phỏng, kiểm tra kết quả.

Nạp vào mạch thật, kiểm chứng kết quả có trùng khớp với mình mong muốn hay không.

1.4. Ghi chép số liệu, kết quả thí nghiệm


- Đọc và nghiên cứu bài thí nghiệm

- Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thí nghiệm

- Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thí nghiệm

- Sinh viên tự thiết kế và phân tích cho các mạch sau trước khi đi thí nghiệm:

Mạch nhấp nháy 8 LED (mắt người có thể thấy sự nhấp nháy)

LED sáng dịch chuyển từ trái sang phải, tại mỗi thời điểm chỉ có một LED sáng

LED sáng dịch chuyển từ phải sang trái, tại mỗi thời điểm chỉ có một LED sáng

81

4 LED thấp và 4 LED cao thay nhau sáng luân phiên

LED sáng tỏa từ giữa ra hai bên, tại mỗi thời điểm chỉ có hai LED sáng

LED sáng từ hai bên vào giữa, tại mỗi thời điểm chỉ có hai LED sáng

Nếu giữ phím SW1, thì 8 LED hiển thị giá trị đếm tăng của số 8 bit, nhả phím thì LED tắt.

Đếm số lần bấm phím SW5, hiển thị kết quả lên 8 LED đơn.

Chỉ một LED trôi từ trái sang phải, nếu bấm nút SW4 thì sẽ reset lại mạch

Đọc ADC, hiển thị kết quả lên LCD

Đọc nút bấm hiển thị vị trí nút bấm lên LCD.

Đọc ADC, điều khiển động cơ theo giá trị đặt bằng biến trở.

Thiết kế đồng hồ số: Đọc giá trị thời gian thực, hiển thị lên LCD

….

- Mạch máy tính nhúng, phần lập trình nhúng.

- Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thí nghiệm. Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thí nghiệm và có được thí nghiệm tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết.

82

Phần II. VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM


Báo cáo thí nghiệm được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu .........). Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng.




2.2.2. Báo cáo kết quả thí nghiệm

Mỗi sinh viên (nhóm sinh viên) thiết kế 01 mạch (sơ đồ nguyên lý, phần lập trình nhúng) ngẫu nhiên đã được chuẩn bị trước ở mục 1.4, trên phần mềm Proteus và PICC Compile.

Tổng hợp những kết quả chính cho nội dung báo cáo

Phân tích sơ đồ nguyên lý, mã lệnh

Lập bảng trạng thái đầu vào, đầu ra (nếu có)

Nhận xét kết quả:

+ Các kết quả thu được từ thí nghiệm

+ So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết


+ Đánh giá các sai số của dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, người thao tác...

- Kiến nghị.


Bộ môn hay tập thể hướng dẫn thí nghiệm tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thí nghiệm của từng sinh viên

- Chấm điểm theo hình thức bảo vệ vấn đáp.

Điểm thí nghiệm của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ môn chuyên môn.

83

PHỤ LỤC I

Vẽ lại các mạch điện dưới đây theo những yêu cầu sau:

Vẽ mạch nguyên lý

Quan sát tín hiệu tại các điểm đặc biệt trên mạch điện: đầu ra, đầu vào…

In kết quả các yêu cầu đã thực hiện ở trên kẹp vào báo cáo thực hành

Bài 1:

U1

741-DIV

3

2

4

7

6

51

V215 V

XFG1

V115 V

R2

1.0k

R3

1.0k

3

0

1

0

6V3

2 V C1

1.0uF

R110k

0

D1DIODE_VIRTUAL

5

0

D23.6 V

0

248

7

Bài 2:

555_VIRTUALTimer

GND

DI S

OUTRST

VCC

THR

CON

TRI50k R1

50k R2 100

Rl

200nF C

10nF Cf

0

8D11BH62

4

U1

741-DIV

3

2

4

7

6

51

V215 V

V115 V

R4

1.0k

R5

1.0kV3

2 V C3

1.0uF

R610k

D2DIODE_VIRTUAL

D33.6 V

0

0

15

13

0

11

0

10

0

1412

9

2

Ur a17

VCC

5VVCC

84

Bài 3:

Q1

2N3904

R1150k

R2100k

R3220

R4250

R5900

C1

10uF

C2

10uF

C3100uF

V1

12 V

1 0

V2

750mV 60 Hz 0Deg

3

4

5

R61k

7

0

62

Bài 4

D1

1B4B42

1

2

4

3

D25 V

R2330

X115 V

V1

10 V 50 Hz 0Deg

C11000uF-POL

3

5

U1

U21k

U51k

Q1

2N2712

2

X215 V

J1

Key = A 6R1560

10

1

7 4

0

Bài 5:

U1

74LS138D

Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7

A1B2C3

G16~G2A4~G2B5

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

X5

2.5 V

X6

2.5 V

X7

2.5 V

X8

2.5 V

12

34

56

78

VCC

5V

J1

Key = B

J2

Key = V

J3

Key = C

0

VCC

9

10

11

0

VCC

5V

VCC

85

Bài 6:

X1

2.5 V

U1A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

VCC

VCC

5V

VCC

X2

2.5 V

VCC

5V

J1

Key = Space

VCC

0

3

U3A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

X3

2.5 V

U4A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

VCC

5V

X4

2.5 V

5

VCC

VCC

4

U5A

74LS107N

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3 1 2

Bài 7:

U1A

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U2B

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U2A

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U1B

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

VCC

5V

J3

Key = S

VCC

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

U3A7408N

U4A7408N

8

U5A7408N

910

45

6

7

3

VCC

5V

J4

Key = A

VCC

0

11

VCC

5V

J2

Key = Space

VCC

1

0

86

Bài 8:

VCC

5V

VCC

5V

VCC

5V

VCC

5V

J1

Key = A

J2

Key = B

J3

Key = C

J4

Key = D

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

0

VCC

0

VCC

0

VCC

0

VCC

U1A7404N

U1B7404N

U1C7404N

U1D7404N

U2A7408J

U2B7408J

U2C7408J

5

910

X5

2.5 V

11

U2D7408J

U3B7408J

6

2

1

12

X6

2.5 V

13

U4D7408J

U5B7408J

X7

2.5 V

15

14

3

7 8

X8

2.5 V

4

87

PHỤ LỤC II

Bài 1:

U1

741-DIV

3

2

4

7

6

51

V215 V

XFG1

V115 V

R2

1.0k

R3

1.0k

3

0

1

0

6V3

2 V C1

1.0uF

R110k

0

D1DIODE_VIRTUAL

5

0

D23.6 V

0

248

7

Yêu cầu:

Mạch in loại 2 lớp.

Các nét vẽ nguồn để độ rộng 1mm, các nét còn lại có độ rộng 0,6mm

Khoảng cách giữa dây tín hiệu là 0,3 mm

Phủ mát cho cả lớp trên và lớp dưới của mạch in.

Bài 2:

555_VIRTUALTimer

GND

DI S

OUTRST

VCC

THR

CON

TRI50k R1

50k R2 100

Rl

200nF C

10nF Cf

0

8D11BH62

4

U1

741-DIV

3

2

4

7

6

51

V215 V

V115 V

R4

1.0k

R5

1.0kV3

2 V C3

1.0uF

R610k

D2DIODE_VIRTUAL

D33.6 V

0

0

15

13

0

11

0

10

0

1412

9

2

Ur a17

VCC

5VVCC

88

Yêu cầu:




Phủ mát cho lớp trên mạch in.

Bài 3:

Q1

2N3904

R1150k

R2100k

R3220

R4250

R5900

C1

10uF

C2

10uF

C3100uF

V1

12 V

1 0

V2

750mV 60 Hz 0Deg

3

4

5

R61k

7

0

62

Yêu cầu:


Các nét vẽ nguồn để độ rộng 0.9mm, các nét còn lại có độ rộng 0,6mm


Phủ mát cho lớp dưới của mạch in.

89

Bài 4

D1

1B4B42

1

2

4

3

D25 V

R2330

X115 V

V1

10 V 50 Hz 0Deg

C11000uF-POL

3

5

U1

U21k

U51k

Q1

2N2712

2

X215 V

J1

Key = A 6R1560

10

1

7 4

0

Yêu cầu:





Bài 5:

U1

74LS138D

Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7

A1B2C3

G16~G2A4~G2B5

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

X5

2.5 V

X6

2.5 V

X7

2.5 V

X8

2.5 V

12

34

56

78

VCC

5V

J1

Key = B

J2

Key = V

J3

Key = C

0

VCC

9

10

11

0

VCC

5V

VCC

Yêu cầu:




Phủ mát cho lớp dưới của mạch in.

90

Bài 6:

X1

2.5 V

U1A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

VCC

VCC

5V

VCC

X2

2.5 V

VCC

5V

J1

Key = Space

VCC

0

3

U3A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

X3

2.5 V

U4A

74LS107D

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3

VCC

5V

VCC

5V

X4

2.5 V

5

VCC

VCC

4

U5A

74LS107N

1J1

~1Q 2

1CLK12

1K4

~1CLR13

1Q 3 1 2

Yêu cầu:




Phủ mát cho lớp trên của mạch in.

Bài 7:

U1A

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U2B

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U2A

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

U1B

7473N

1J141CLK1

1Q 12

1K3

~1CLR2

~1Q 13

VCC

5V

J3

Key = S

VCC

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

U3A7408N

U4A7408N

8

U5A7408N

910

45

6

7

3

VCC

5V

J4

Key = A

VCC

0

11

VCC

5V

J2

Key = Space

VCC

1

0

Yêu cầu:





91

Bài 8:

X1

2.5 V

X2

2.5 V

X3

2.5 V

X4

2.5 V

VCC

5V

J1

Key = Space

U2

4040BD_5V

O10 15

O1 7

O11 1

O0 9

MR11

~CP10

O4 3O5 2O6 4O7 13O8 12O9 14

O2 6O3 5

X5

2.5 V

X6

2.5 V

X7

2.5 V

X8

2.5 V

X9

2.5 V

X10

2.5 V

1011

X11

2.5 V

12

X12

2.5 V

13

XFG1

1

0

VCC

14

U1

4511BD_5V

DA7DB1DC2DD6

OA 13

OD 10OE 9OF 15

OC 11OB 12

OG 14~EL5~BI4~LT3

VCC

5V

R1

3.3

U3

A B C D E F G

CK

22 0

VCC

021

2019

1817

1615

U4

4511BD_5V

DA7DB1DC2DD6

OA 13

OD 10OE 9OF 15

OC 11OB 12

OG 14~EL5~BI4~LT3

VCC

5V

R2

3.3

U5

A B C D E F G

CK

30 0

VCC

029

2827

2625

2423

23 4

5

67

89

Yêu cầu:




Phủ mát cho lớp trên của mạch in.

92

Documents

Thi Nghiem DLDK