Khóa luận Thiết kế, thi công bộ phát sóng sin, bộ điều chế xung PWM,PFM dung vi điều khiển (Phần 1)

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế, thi công bộ phát sóng sin, bộ điều chế xung PWM,PFM dung vi điều khiển (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ PHÁT SÓNG SIN, BỘ ĐIỀU CHẾ XUNG PWM, PFM DUNG VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS. HOÀNG NGỌC VĂN SVTH: TRẦN CÔNG TÀI MSSV: 12141194 SVTH: TRẦN QUANG ĐẠT MSSV: 12141051 S K L 0 0 4 4 6 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ PHÁT SÓNG SIN, BỘ ĐIỀU CHẾ XUNG PWM, PFM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS.HoàngNgọcVăn SVTH: MSSV: TrầnCôngTài 12141194 TrầnQuangĐạt 12141051 Tp. HồChí Minh – 7/2016
3. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ PHÁT SÓNG SIN, BỘ ĐIỀU CHẾ XUNG PWM, PFM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS. Hoàng Ngọc Văn SVTH: MSSV: Trần Công Tài 12141194 Trần Quang Đạt 12141051 Tp. Hồ Chí Minh – 7/2016
4. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp. HCM, ngày 1 tháng 6 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Công Tài MSSV: 12141194 Trần Quang Đạt MSSV: 12141051 Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Tuyền Thông Mã ngành: 01 Hệđào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2012 Lớp: 12141DT1 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ PHÁT SÓNG SIN, BỘ ĐIỀU CHẾ XUNG PWM, PFM DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: -Những thông số của sóng sin,biên độ, tần số lấy mẫu, lấy khoảng 200 mẫu. -Tập tài liệu xử lí tính hiệu số, tính hiệu và hệ thống, tập điện tử công suất và vi xử lý đã được học -Hình ảnh của modul phải làm ban đầu : 2. Nội dung thực hiện: - Nghiên cứu, thiế tkế, thi công bộ phát sóng sin 3 pha dùng pic 16F887. - Nghiên cứu, thiết kế, thi công bộ điều chế xung PWM, PFM - Thiết kế sơ bộ và hàng vỏ hộp module. - Đo đạt kiểm tra sóng sin và xung ra. - Tiến hành sửa lỗi điều khiển thiết bị, Viết luận văn. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/04/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/07/2016 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Hoàng Ngọc Văn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
5. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp. HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Công Tài Lớp: 12141DT1B MSSV: 12141194 Họ tên sinh viên 2: Trần Quang Đạt Lớp: 12141DT1D MSSV: 12141051 Tên đề tài: Thiết Kế , Thi Công Bộ Phát Sóng Sin, Bộ Điều Chế Xung PWM, PFM Dùng Vi Điều Khiển. Tuần/ngày Nội dung Xácnhận GVHD Tuần 1 Chọn đề tài Tuần 2 Tìm và tổng hợp các tài liệu liên quan Tuần 3 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết Tuần 4 Lựa chọn phương án thực hiện đề tài Tuần 5 Thiết kế sơ đồ nguyên lý Tuần 6 Tính toán ,lựa chọn linh kiện phù hợp với đề tài Tuần 7 Thiết kế mạch in Tuần 8 Thi công mạch Tuần 9 Đo kiểm, so sánh kết quả với yêu cầu của đề tài Tuần 10 Chỉnh sửa mạch Tuần 11 Thiết kế, gia công mặt nạ 2 bộ module Tuần 12 Kiểm tra với ứng dụng thực tế và hướng phát triển Tuần 13 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
6. LỜI CAM ĐOAN Đề tài này nhóm em được sự gợi ý, hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn Hoàng Ngọc Văn. Với sự tham khảo tài liệu và sự giảng dạy của thầy cô, nhóm đã tự tay thực hiện đề tài mà không phải sao chép từ đâu. Người thực hiện đề tài Trần Công Tài Trần Quang Đạt
7. LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Ngọc Văn đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em chân thành cảm ơn anh Tuấn(chủ tiệm điện tử Tuấn_ST) đã chỉ dẫn em. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và như TT Nghiên Cứu & Đào Tạo Thiết Kế Vi Mạch ICDREC đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ, Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Trần Công Tài Trần Quang Đạt
8. MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ ix Liệt kê bảng vẽ xi Tóm tắt .xii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề .1 1.2. Mục tiêu 1 1.3. Nội dung nghiên cứu 2 1.4. Giới hạn 2 1.5. Bố cục 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Giới thiệu vi điều khiển .4 2.1.1 So đồ chân và hình dạng thực tế PIC 16F887 5 2.1.2 Một vài thông tin về vi điều khiển 6 2.1.3 Sơ đồ khổi của vi điều khiển 7 2.1.4 Cổng vào và ra của pic 8 2.1.5 Timer 9 2.2 Bộ chuyển đổi DAC 12 2.2.1 Độ phân giải 13 2.2.2 Độ chính xác 15 2.2.3 Sai số lệch 15 2.2.4 Thời gian ổn định 15 2.2.5 Trạng thái đơn điệu 16 2.2.6 DAC0808 17 2.3 Bộ khuếch đại 19
9. 2.3.1 Giới thiệu chung về LM324 .20 2.3.2 Ứng dụng mạch khuếch đại thuật toán .25 2.4 IC HEF 4528 . 26 2.4.1 Giới thiệu IC HEF 4528 26 2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt IC HEF 4528 .26 2.4.3 Sơ đồ chân và các thông số kỹ thuật 27 2.5 Khối băm xung và cách ly 29 2.5.1 Sơ lược về transitor trường MOSFET IFR 840 29 2.5.2 Sơ lược về opto 30 2.5.3 Phương án cách ly điện áp và biến áp xung .31 2.6 Mạch nguồn .32 2.6.1 Ổn áp 7805 33 2.6.2 Thành phần lọc nguồn và lọc nhiễu .34 2.6.3 Thành phần bảo vệ và chống ngược dòng 35 2.7 Mạp nạp kit 35 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. 37 3.1 Giới thiệu .37 3.2 Tính toán và thiết kế 37 3.2.1 Bộ tạo sóng sin 3 pha 37 3.2.2 Bộ điều chế xung PWM,PFM 46 3.2.3 Khối băm xung và cách ly 55 3.2.4 Mạch nguồn 56 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 58 4.1 Giới thiệu .58 4.2 Thi công hệ thống 58 4.2.1 Thi công bộ phát sóng sin 3 pha 58 4.2.2 Thi công bộ điều chế xung PWM, PFM 63 4.2.3 Mạch nguồn 74 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 75 5.1 Kết quả nghiên cứu .75 5.1.1 Vi xử lý( pic 16F887) 75 5.1.2 Bộ chuyển đổi DAC .77
10. 5.1.3 Biến trở .77 5.2 Đánh giá kết quả 78 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 6.1 Kết luận . 6.2 Hướng phát triển CHƯƠNG 7.TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 PHU LỤC
11. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 2.1:Sơ đồ chân và hình dạng thực tế Pic 16F887 . Error! Bookmark not defined. Hình 2.2 : Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887 Error! Bookmark not defined. Hình 2.3 :Sơ đồ khối DAC Error! Bookmark not defined. Hình 2.4 :Độ phân giải DAC Error! Bookmark not defined. Hình 2.5 :Sơ đồ khối DAC0808 Error! Bookmark not defined. Hình 2.6 : Sơ đồ rút gon DAC0808 Error! Bookmark not defined. Hình 2.7 Ứng dụng cơ bản của DAC0808 Error! Bookmark not defined. Hình 2.8 : LM324 thực tế Error! Bookmark not defined. Hình 2.9: Sơ đồ chân LM324 Error! Bookmark not defined. Hình 2.10 :Sơ đồ mạch nguyên lý rút gọn của LM324 . Error! Bookmark not defined. Hình 2.11 : Tầng khuếch đại vi sai Error! Bookmark not defined. Hình 2.12 :Tầng khuếch đại điện áp Error! Bookmark not defined. Hình 2.13 : Tầng khuếch đại công suất ra Error! Bookmark not defined. Hình 2.14 : Mạch tích phân Error! Bookmark not defined. Hình 2.15: Cấu tạo của IC HEF4528. Error! Bookmark not defined. Hình 2.16 : Giản đồ xung của IC HEF4528. Error! Bookmark not defined. Hình 2.17 : Sơ đồ chân của IC HEF4528. Error! Bookmark not defined. Hình 2.18 : Mối quan hệ giữa độ rộng xung với giá trị tụ điện. Error! Bookmark not defined. Hình 2.19: Ký hiệu và sơ đồ chân của IRF840 Error! Bookmark not defined. Hình 2.20: Đặc tính của IRF840 làm việc với nguồn kích xung. Error! Bookmark not defined. Hình 2.21 : Cấu tạo Opto Error! Bookmark not defined. Hình 2.22: Cấu tạo biến áp xung. Error! Bookmark not defined. Hình 2.23 :Ổn áp 7805 Error! Bookmark not defined. Hình 2.24: Mạch nạp thực tế Error! Bookmark not defined. Hình 3.1 Sơ đồ khối tạo sóng sin Error! Bookmark not defined. Hình 3.2 : Dạng sóng sin Error! Bookmark not defined. Hình 3.3 : Phân tích hình sin Error! Bookmark not defined. Hình 3.4 : Nhập số điểm tạo sóng sin trong excel Error! Bookmark not defined. Hình 3.5 : Tính toán giá trị tại góc =0 trong excel Error! Bookmark not defined.
12. Hình 3.6 : Tính toán giá trị tại góc =120 trong excel. Error! Bookmark not defined. Hình 3.7 : Tính toán giá trị tại góc = 240 trong excel Error! Bookmark not defined. Hình 3.8 : Sơ đồ chuyển đổi DAC tại các port Error! Bookmark not defined. Hình 3.9 : Sơ đồ nguyên lý khối tạo sóng sin 3 pha Error! Bookmark not defined. Hình 3.10 : Dạng sóng ngõ ra theo từng khối Error! Bookmark not defined. Hình 3.11: Sơ đồ khối bộ điều chế xung PWM, PFM. . Error! Bookmark not defined. Hình 3.12: Giản đồ xung PWM Error! Bookmark not defined. Hình 3.13 : Sóng điều chế xung PWM Error! Bookmark not defined. Hình 3.14 : Sơ đồ khối PWM Error! Bookmark not defined. Hình 3.15 : Nguyên lý điều chế xung PWM Error! Bookmark not defined. Hình 3.16 : Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung PWM Error! Bookmark not defined. Hình 3.17: Giản đồ xung PFM Error! Bookmark not defined. Hình 3.18 : Sơ đồ nguyên lý khối điều chế PFM Error! Bookmark not defined. Hình 3.19 : Sơ đồ nguyên lý khối băm xung và cách ly Error! Bookmark not defined. Hình 3.20 : MOSFET Error! Bookmark not defined. Hình 3.21: Sơ đồ nguyên lý nguồn điều khiển Error! Bookmark not defined. Hình 3.22: Sơ đồ khối của khối nguồn điều khiển Error! Bookmark not defined. Hình 4.1 :Mặt nạ bộ module 58 Hinh 4.2 : Mặt nạ thực tế 59 Hình 4.3 : Mặt bên trong của module phát sóng sin 60 Hình 4.4 : Mạch in bộ phát sóng sin khối vi xử lý 61 Hình 4.5 : Mạch in khối chuyển đổi DAC và mạch tích phân 61 Hình 4.6 : Kết quả đo sóng sin 62 Hình 4.7 : Mặt nạ của bộ thí nghiệm điểu chế PWM,PFM 63 Hình 4.8. : Kích thướt vỏ hộp của module 64 Hình 4.9 : Bộ mặt thực tế của module 65 Hình 4.10 : Mặt bên trong bộ điều chế xung PWM,PFM 66 Hình 4.11 :Mạch in khối điều chế PWM,PFM 68 Hình 4.12 : Mạch in phần thay đổi PFM 68 Hình 4.13:Xung của khối PWM ở tần số 20Hz. 69 Hình 4.14: Xung PWM 20Hz khi thay đổi độ rộng. 69 Hình 4.15: Xung PWM 20Hz sau khi băm xung và cách ly điện áp. 70 ii
13. Hình 4.16 :Xung của khối PWM ở tần số 200Hz. 70 Hình 4.17: Xung PWM 200Hz khi thay đổi độ rộng. 71 Hình 4.18: Xung PWM 200Hz sau khi băm xung và cách ly điện áp. 71 Hình 4.19: Xung của khối PFM ở độ rộng 5µs. 72 Hình 4.20: Xung PFM ở độ rộng 5µs sau khi băm xung và cách ly điện áp. 73 Hình 4.21: Xung của khối PFM ở độ rộng 50µs. 73 Hình 4.22: Xung PFM ở độ rộng 50µs sau khi băm xung và cách ly điện áp. 74 Hình 4.23: Xung của khối PFM ở độ rộng 500µs. 74 Hình 4.24 : Mạch in khối nguồn 75 Hình 4.25 : Bố trí linh kiện của khối nguồn 75 Hình 5.1 :Pic 16F887 76 Hình 5.2: Kết nối pic và DAC 77 Hình 5.3 : Phần mềm PIC C 78 Hình 5.4 : Kết quả đo sóng sin 1 pha 79 Hình 5.6 : Kết quả đo 2 sóng sin lệch pha 80 Hình 5.5 : Kết quả đo xung PWM ở 5% 80 Hình 5.6 : Kết quả đo xung PWM ở 95% 81 Hình 5.7 : Kết quả đo PFM 81 iii
14. LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1: Thông tin sơ lược pic 16F887: Error! Bookmark not defined. Hình 2.2 : Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.2 :Thanh ghi điểu khiển xuất nhập của port D: Error! Bookmark not defined. Bảng 2.3 :Thanh ghi port D chứa giá trị các chân port D:Error! Bookmark not defined. Bảng 2.4 :Thanh ghi điều khiển timer2: Error! Bookmark not defined. Bảng 2.5 :Bảng trạng thái của IC HEF4528 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.6 :Các thông số kỹ thuật của IC HEF4528. Error! Bookmark not defined. Bảng 2.7 :Thông số kỹ thuật của IRF840 Error! Bookmark not defined. Bảng 3.1: Liệt kê thông số HEF 4528 Error! Bookmark not defined. Bảng 4.1: Danh sách linh kiện Error! Bookmark not defined. Bảng 5.1 :Thanh ghi ANSEL 78 Bảng 5.2 : Thanh ghi ANSELH 78
15. TÓM TẮT Dùng vi điều khiển để tạo sóng sin hay điều chế xung điều rất hiệu dụng và tối ưu hơn. Đề tài này nhằm chuyển đổi năng lượng DC sang AC để có thể hoạt động cho các thiết bị trong cuộc sống, hay chuyển đổi mức công suất nhỏ thành lớn. Hay việc điều khiển thiết bị theo như mong muốn củan gười dùng như tốc độ động cơ,cường độ sáng của đèn là việc điều chế mức xung PWM, PFM. Đề tài tạo hai bộ module, một bộ tạo sóng sin 3pha và một bộ gồm hai khối điều chế xung pwm và pfm. Việc chuyển đổi từ tín hiệu số sang analog hay chuyển đổi năng lượng DC sang AC giúp vận hành một số thiết bị và thay đổi mức năng lượng để thiết bị hoạt động theo yêu cầu trong cuộc sống. Từ tín hiệu số ta đưavào vi điều khiển được xử lý và xuất ra các port ,sau khi qua bộ chuyển đổi DAC ta thu được tín hiệu analog hình sin và đó là cách điều chế sóng sin . Trong pic có khối điều chế xung PWM, việc lập trình để vi xử lý hiểu là thực hiện điều chế, với việc thay đổi độ rộng xung trong khoảng chu kỳ xung( thay đổi Ton, Toff) từ đó điện áp trung bình đầu ra trên tải cũng thay đổi theo từng mức thay đổi của độ rộng xung đồng thờigiữ nguyên tần số chu kỳ. Ngược lại điều chế PFM ta phải thay đổi tần số chu kỳ của xung vuông và giữ nguyên độ rộng xung khi đó điện áp trung bình đầu ra tải cũng thay đổi .
16. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ ngày càng tân tiến đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người, do đó sự phát triển không ngừng của kỹ thuật, đặc biệt làng ngành điện tử đã được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Công nghệ ngày càng tân tiến đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người, do đó sự phát triển không ngừng của kỹ thuật, đặc biệt làng ngành điện tử đã được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Vi điều khiển được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và đạt được hiệu quả cao.Tạo mạch phát sóng sin và mạch điều chế xung pwm,pfm ta có thể dùng các linh kiện điện tử như IC, các linh kiện điện tử công suất ,khi đó mạch sẽ không tối ưu , thay vào đó ta sử dụng vi xử lý đạt được lợi thế hơn về việc thi công, kinh phí , tính toán . Đề tài tạo module dùng cho thí nghiệm, thực hành phục vụ cho việc nghiên cứu ,học tập Mạch chuyển đổi năng lương dc sang ac cũng như khuếch đại công suất giúp áp dụng vận hành thiết bị điện theo nhu cầu sử dụng điện của con người như máy cấp điện tạm thời, hay chuyển điện áp từ 12VDC từ acquy sang các thiết bị,dùng tạo tín hiệu chuẩn trong đo lường, thường dùng làm nguồn tín hiệu để kiểm tra đặc tính của linh kiện.Mạch điều chế xung giúp điều khiển động cơ hay sự ổn định động cơ và các thiết bị điện,tham gia điều chế các mạch nguồn boot, buck , nghịch lưu 1 pha, nghịch lưu 3 pha, điều khiển các phần tử điện tử công suất Vì một số điều kiện khách quan mà phòng thí nghiệm Thực Tập trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM chưa trang bị bộ thí nghiệm điều khiển cho mạch biến đổi điện áp. Từ gợi ý đó của thầy Hoàng Ngọc Văn (giảng viên môn Điện Tử Công Suất và Thí Nghiệm Điện Tử Công Suất) nhóm đã quyết định chọn đề tài “Thiết Kế, Thi Công Bộ Phát Sóng Sin, Bộ Điều Chế Xung PWM, PFM Dùng Vi Điều Khiển”. 1.2. MỤC TIÊU Nhóm thực hiện đề tài với mục tiêu thiết kế và thi công bộ chuyển đổi điện áp bao gồm 2 module. Một module tạo sóng sin 3 pha và một module kết hợp hai khối điều chế xung PWM (Pulse Width Modulation) thay đổi độ rộng xung và điều chế xung PFM (Pulse Frequency Modulation) thay đổi tần số xung thông qua vi điều khiển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1
17. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN lập trình xử lý,với điện áp điều khiển từ 0V đến 10V. Trong đó điều chế độ rộng xung có phạm vi tần số: 20 200Hz/0.2 2 kHz/2 20 kHz, tỉ lệ Ton/T: 0 0.95, điều chế tần số xung có phạm vi độ rộng xung: 5 50µs/50 500 µs/0.5 5ms, tần số: 20Hz 20kHz. 1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 1: Nghiên cứu, thiết kế, thi công bộ phát sóng sin 3 pha dùng pic 16F887. NỘI DUNG 2: Nghiên cứu, thiết kế, thi công bộ điều chế xung PWM, PFM dùng pic 16F887. NỘI DUNG 3: Thiết kế sơ bộ và hàng vỏ hộp module. NỘI DUNG 4: Đo đạt kiểm tra sóng sin và xung ra. NỘI DUNG 5: Tiến hành sửa lỗi điều khiển thiết bị. NỘI DUNG 6: Viết luận văn. 1.4. GIỚI HẠN Phạm vi thay đổi tần số chưa rộng, dưới 20Khz. Bộ module tạo sóng sin giới hạn chiều dài khoảng 25 đến 28 cm, chiều rộng khoảng 15 cm, chiều cao khoảng 10cm. Module điều chế xung PWM, PFM gồm hai khối trong bộ thí nghiệm nên kích thước sẽ lớn hơn kích thước module sóng sin, chiều dài 30 cm, chiều rộng 28 cm , chiều cao 10cm. Trong module phá sóng sin 3 pha chỉ có 1 bộ gồm vi xử lý phá sóng. Còn module điều chế xung thì gồm 2 bộ xử lý. 1.5. BỐ CỤC Bài báo cáo trình bày nội dung đề tài tốt nghiệp ,bao gồm 6 chương được phân định rõ ràng, nhằm giúp trong việc nghiên cứu dễ dàng và hiệu quả hơn. - Chương 1 giới thiệu tổng quan về nội dung đề tài ,về lý do chọn đề tài và giới hạn đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2
18. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN - Chương 2 sẽ giới thiệu các linh kiện quan trọng và tổng quan các mạch hỗ trợ trong việc tạo sóng sin hay điều chế xung. - Chương 3 giới thiệu tổng quan và cách tính toán, lập trình, thiết kế bộ tạo sóng sin cũng như điều chế xung PWM, PFM. - Chương 4: thiết kế và thi công mạch. - Chương 5: trình bày những kết quả đạt được và chưa được của đề tài so với yêu cầu ban đầu. - Chương 6: trình bày kết luận và những hướng phát triển thêm của đề tài trong tương lai. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3
19. CHƯƠNG 2 . CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN Đối với việc tạo sóng sin 3 pha hay điều chế xung ,trước đây người ta hay sử dụng rất nhiều linh kiện như MOSFET, TRIAC, IC các linh kiện công suất , và tốn rất nhiều và phức tạp. Trong đề tài này, chúng em dùng vi điều khiển pic để thực hiện điều đó vì nó có ưu điểm hơn như : Độ ổn định tần số cao, do mạch giao động của vi điều khiển dùng thạch anh. Tần số tín hiệu PWM cao có thể đạt tới vài MHZ. Khả năng điều chỉnh chính xác , sai số đầu ra có thể đạt đến 1%. Có thể cùng lúc tao nhiều tín hiệu PWM. Ngoài ra còn có thể sử dụng các phần còn lại của vi điều khiển để thực hiện các chức năng khác nhau như giám sát, điều khiển, hiển thị Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vẫn còn vi xử lý 8 bit mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do tồn tại vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp . Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu lớn . Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi , hệ thống điều hòa , hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất . Bộ nhớ dùng để lưu chương trình cho vi xử lý thực hiện và lưu trữ cần xử lý , các ngoại vi dùng để xuất nhập dữ liệu từ bên ngoài vào xử lý và điều khiển trở lại . Các khối này liên kết với nhau tạo thành hệ thống vi xử lý. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4
20. CHƯƠNG 2 . CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2.1 Sơ đồ chân và hình dạng thực tế: Hình 2.1:Sơ đồ chân và hình dạng thực tế Pic 16F887 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5
21. CHƯƠNG 2 . CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.2 Một vài thông tin về vi điều khiển : Bảng 2.1: Thông tin sơ lược pic 16F887: Đây là vi điều khiển thuộc họ pic 16xxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh với độ dài 14bit. Mõi lệnh điều được thực thi trong 1 chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20Mhz với một chu kỳ lệnh là 200ns . Bộ nhớ flash chương trình là 8192 word và bộ nhớ dữ liệu laf368bytes SRAM + 256 bytes EEPROM. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O. Các đặt tính ngoại vi bao gồm các chức năng sau: - Timer0: Bộ nhớ 8 bit với bộ chia tần số 8bit. - Timer1 :Bộ nhớ 16bit với bộ chia tần số có thể thực hiện chứ năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiể hoạt động ở chế độ sleep. - Timer2: Bộ nhớ 8bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. - Hại bộ capture/so sánh/điều chế độ rộng xung. - Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous serial port ), ISP, I2C. - Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ. - Cỗng giao tiếp song song PSP (Parallel slave port) với các chân điều khiển RD, WR ,CS ở bên ngoài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4