SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEL_AVR ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ DC THEO PHƯƠNG PHÁP PWM

Điều khiển vận tốc động cơ, trong đó có động cơ DC, là một đề tài được quan tâm khá nhiều trong lĩnh vực điều khiển. Có vài phương pháp thường được sử dụng nhưng có lẽ PWM là phương pháp được ưa chuộng nhất (có thể vì nó dễ áp dụng). Vậy PWM là gì và áp dụng nó như thê nào. Bài viết này sẽ cố gắng trả lời các câu hỏi trên ở mức độ đơn giản nhất. Bài viết gồm 2 phần chính: phần 1 giới thiệu phương pháp PWM, phần 2 nói về các chip...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEL_AVR ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ DC THEO PHƯƠNG PHÁP PWM AUTO.NLU SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEL_AVR ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ DC THEO PHƯƠNG PHÁP PWM Bài 1: Giới thiệu. Điều khiển vận tốc động cơ, trong đó có động cơ DC, là một đề tài được quan tâm khá nhiều trong lĩnh vực điều khiển. Có vài phương pháp thường được sử dụng nhưng có lẽ PWM là phương pháp được ưa chuộng nhất (có thể vì nó dễ áp dụng). Vậy PWM là gì và áp dụng nó như thê nào. Bài viết này sẽ cố gắng trả lời các câu hỏi trên ở mức độ đơn giản nhất. Bài viết gồm 2 phần chính: phần 1 giới thiệu phương pháp PWM, phần 2 nói về các chip vi điều khiển Atmel họ AVR và ứng dụng modul PWM của các chip này. Phương pháp điều rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) I. Để dễ hiểu bạn hãy quan sát hình 1 bên dưới Hình 1: PWM Có thể giải thích nguyên lý của phương pháp này như sau: quan sát ở hình trên ta thấy 2 tín hiệu xung S1 một S2 có cùng chu kỳ T (1ms) tuy nhiên khoảng Ton (khoảng thời gian mức High trong 1chu kỳ ) thì khác nhau như thế tỉ số Ton/Toff của 2 tín hiệu cũng khác nhau, việc điều chỉnh tỉ số này gọi là điều rộng xung. Áp dụng trong điều khiển vận tốc động cơ, Ton là thời gian cấp nguồn và Toff là thời gian ngừng cấp nguồn cho động cơ, khi thay đổi tỉ số Ton/Toff (cũng có nghĩa thay đổi điện áp trung bình cấp cho động cơ) vận tốc động cơ cũng thay đổi theo. Hình 2: Ý niệm về điện áp trung bình (AVG VOLTS) trong phương pháp PWM For more details and questions, contact me: thanhtam.h@gmail.com AUTO.NLU Tóm lại, bằng cách “kéo dãn” hay “thu hẹp” khoảng Ton (không thay đổi chu kỳ T) là có thể điều khiển được vận tốc động cơ. Tuy nhiên cần chú ý rằng quan hệ giữa vận tốc động cơ và tỉ số độ rộng xung không tuyến tính. Phương pháp PWM không những chỉ được áp dụng trong điều khiển vận tốc động cơ mà còn có rất nhiều ứng dụng khác như điều khiển nhiệt độ, độ sáng ... Vi điều khiển AVR của Atmel. II. Từ cách hiểu PWM như trên chúng ta có thể thấy rằng việc áp dụng PWM là tương đối dễ dàng, chỉ cần có bộ tạo xung là có thể tạo PWM, thậm chí bạn có thể dùng IC 555. Trong tài liệu này tôi hướng dẫn bạn sử dụng các chip vi điều khiển để tạo xung điều rộng. Vì tính ứng dụng rộng rãi của PWM nên trong hầu hết các bộ điều khiển (như PLC, microcontroller...) thường có tích hợp modul PWM. Trong các chip vi điều khiển có modul PWM thì các chip AVR của Atmel và PIC của microchip được sử dụng khá rộng rãi. Nếu so sánh, có thể đánh giá một cách tương đối là modul PWM trong các chip PIC có 1 vài ưu điểm so với các chip AVR, tuy nhiên PIC sẽ khó tìm hơn AVR (ở VN) nên tôi quyết định giới thiệu cho bạn AVR. AVR là dòng vi điều khiển 8 bits của hãng Atmel, dòng chip này khá mới và có nhiều ưu điểm hơn hẳn dòng chip theo cấu trúc 8051. Trong hầu hết các chip AVR đều có thích hợp modul PWM. Lấy ví dụ chip ATMega32 có 3 bộ Timer với 4 đường xuất xung PWM. Ở đây, trong các ví dụ tôi cũng sẽ sử dụng loại chip này. Chip ATMega32 có bộ nhớ chương trình là 32KB ( so với 4KB của AT89C51 !!!), có sẵn 1KB EEPROM, 2K SRAM...có bộ chuyển đổi AD 8Bits, 8 kênh; 3 bộ timer với 4 đường xuất xung PWM (2 chân PWM 18(OCR1B), 19(OCR1A) hoạt động dựa vào timer1 (16bit) , 4(OC0)-timer0 98bit), và 21(OC2)-timer2(8bit))...ngoài ra chip này còn có rất nhiều đặc điểm khác thích hợp với nhiều loại ứng dụng khác nhau. Các bạn có thể đọc datasheet của chip để biết thêm. a) Mạch nạp: Bây giờ trước hết chúng ta đi làm mạch nạp cho AVR. Không giống như mạch nạp cho các chip AT89C51, AT89C52..mạch nạp cho chip AVR tương đối đơn giản. Tôi giới thiệu với các bạn một loại mạch nạp thuộc vào loại dễ làm nhất cho AVR, mạch nạp “Kanda System STK200/+300” Đây là mạch nạp ISP rất đơn giản, đấu nối mạch qua cổng LPT của máy tính, để làm mạch chỉ cần 1 cáp cổng LPT, 1 IC đệm 74HC244, 1 diode ( loại chỉnh lưu thông thường), 1 điện trở 100k, và tụ điện 100nF (tụ 104), bạn có thể quan sát sơ đồ nguyên lý của mạch như trong hình 3. Bạn cũng không cần làm mạch in, chỉ cần dùng test board là được. J1 (Header 6) trong hình 3 bạn làm thành 6 đường dây kéo ra, đó chính là các đường nạp. Như vậy với mạch nạp này, việc nạp chương trình vào chip sẽ diễn ra trực tiếp, không cần tháo chip khỏi mạch ứng ụng. For more details and questions, contact me: thanhtam.h@gmail.com AUTO.NLU 100nF C1 0 P1 R1 0 13 100k J1 25 U1 20 12 MOSI 24 2 18 6 VC C A1 Y1 MISO 11 4 16 5 A2 Y2 CLK 23 6 14 4 A3 Y3 RESET 10 8 12 D1 3 A4 Y4 ...