Bộ đo tốc độ vòng quay bằng xung ( Encoder )

GIỚI THIỆU

I. ĐỘNG CƠ DC ENCODER 334 XUNG

Động cơ DC ENCODER V2 chạy được với điện áp nguồn tối đa 31V, tích hợp đĩa encoder 334 xung, cho 2 kênh ra A và B cùng tần số nhưng lệch pha 90 độ.
sơ đồ chân

II. THUẬT TOÁN ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

– Gọi số xung xuất ra từ kênh A (kênh B) trong 1s là: n
– Số xung của đĩa encoder là: Ne (khi động cơ quay được 1 vòng thì trên kênh A hoặc B sẽ xuất ra Ne xung).
-> tốc độ động cơ: v=n/Ne (vòng/giây)
Vậy để đo được tốc độ động cơ, bạn chỉ cần đếm được số xung xuất ra từ 1 trong 2 kênh A và B trong thời gian 1s hay nói cách khác đó chính là tần số của xung encoder.
Thời gian 1s này còn được gọi là thời gian lấy mẫu, tuy nhiên nếu chọn thời gian lấy mẫu quá lớn (1s) sẽ dẫn đến sai số trong việc đếm số xung, làm mất thời gian thực thi của vi điều khiển và làm cho quá trình hiệu chỉnh tốc độ (nếu có) không được liên tục vì vậy việc chọn thời gian lấy mẫu rất quan trọng, không được quá lớn và không được quá bé.
– Gọi thời gian lấy mẫu là: Ts
– Gọi số xung encoder xuất ra trong thời gian Ts là ns
–> tốc độ động cơ: v=(ns*1000)/(Ne*Ts)
(Các bạn chọn thời gian lấy mẫu sao cho thương 1000/(Ne*Ts) chẵn là tốt nhất, dễ cho việc xử lý số liệu hơn )
Vậy trong bài này mình sẽ sử dụng 1 TIMER và 1 Ngắt ngoài của ATmega8 để đo tốc độ động cơ:
– INT0: khi có cạnh xuống của tín hiệu encoder thì biến count_encodera tăng lên 1, đây là biến lưu số xung encoder trong thời gian Ts.
– TIMER0: tạo định thời Ts=3ms, sau 3ms sẽ tính toán giá trị vận tốc v.

III. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ VÀ CHIỀU ĐỘNG CƠ DC

Để điều khiển tốc độ và chiều của động cơ mình sử dụng phương pháp băm xung PWM cùng phần cứng là IC L298 (module L298 V3)

Trong phần điều khiển chiều và tốc độ cho động cơ, để đơn giản hóa phần mềm (cần 2 PWM để đảo chiều), mình sẽ hướng dẫn các bạn mắc thêm phần cứng là 2 con 74HC04 (NOT) và 74HC08 (AND) để đảo chiều động cơ chỉ sử dụng 1 chân I/O (DIR) và 1 chân PWM.
Bảng chân lý của chân DIR, PWM, IN1, IN2 (2 chân IN của L298)
Bảng chân lý của chân DIR, PWM, IN1, IN2

Dựa vào bảng chân lý trên ta có được mối quan hệ:

– IN1 = PWM.DIR’ (PWM anh not DIR)

– IN2 = PWM.DIR (PWM and DIR)

Sơ đồ nguyên lý:

Trong bài này mình sử dụng 1 nút bấm để đổi chiều động cơ (các bạn xem thêm trong code).

IV. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY CỦA ĐỘNG CƠ

Để xác định chiều quay của động cơ DC, các bạn sẽ dựa vào 2 xung encoder A và B. dưới đây là xung ra từ kênh A và B:

Nhìn trên hình vẽ ta thấy:

– Nhìn từ trái sang (động cơ quay thuận): khi xung kênh A có cạnh xuống thì xung kênh B đang ở mức thấp.

– Nhìn từ phải sang (động cơ quay nghịch): khi xung kênh A có cạnh xuống thì xung kênh B đang ở mức cao.

Vậy để xác định chiều động cơ, bạn chỉ cần nối kênh B vào 1 chân I/O và cấu hình là đầu IN. Trong trình phục vụ ngắt ngoài khi có cạnh xuống của xung kênh A, bạn xét trạng thái chân I/O đấy và đưa ra kết luận về chiều quay động cơ.

Video:

Các bạn có thể tham khảo code và sơ đồ nguyên lý ở dưới này nhé!

Chúc các bạn thành công!

CÁC HÃNG

ABB

ABB giữ vững vị trí dẫn đầu thị phần trên toàn thế giới năm 2012 trong lĩnh vực điều khiển

Ngày 7 tháng 10 năm 2013, trong nghiên cứu mới nhất về Hệ thống điều khiển phân tán trên toàn cầu, Tập đoàn tư vấn ARC (www.arcweb.com) đã khẳng định ABB vẫn tiếp tục giữ vị trí dẫn đầu trên thế giới trong thị trường tự động hóa chủ chốt tính theo tổng thu nhập. Theo nghiên cứu này, thị trường Hệ thống điều khiển phân tán toàn cầu năm 2012 tăng trưởng ở mức độ vừa phải, với khu vực phát triển nổi trội nằm ở Bắc Mỹ và khu vực châu Mỹ La tinh. Xét trên toàn cầu, thị trường này tăng 3%, trong khi riêng khu vực Bắc Mỹ đạt mức tăng trưởng gần 18%.

Báo cáo của ARC cho biết có nhiều yếu tố góp phần vào sự tăng trưởng của khu vực châu Mỹ trong năm 2012. Sự hồi phục toàn diện của nền kinh tế Bắc Mỹ cao hơn các khu vực khác trên thế giới đã góp phần vào thành công này, trong đó có sự tăng cường áp dụng công nghệ mới trong lĩnh vực sản xuất dầu khí và các dự án mở rộng trong lĩnh vực hóa dầu trong khu vực.

Xét trên toàn cầu, giá dầu khí và một số sản phẩm khác vẫn được duy trì ở mức có thể cân nhắc cho việc đầu tư mới vào sản xuất. Các dự án phát điện tái khởi động, đặc biệt là những dự án khí đốt chu trình hỗn hợp, cũng đã làm cho nhu cầu về Hệ thống điều khiển phân tán tăng lên.

Ông Harry Forbes, Chuyên viên phân tích tại ARC và là tác giả của báo cáo, cho biết: “Sự chú trọng của ABB vào nhu cầu về năng lượng và những ngành tiêu thụ nhiều năng lượng như dầu khí, dân dụng và khai thác mỏ đã thúc đẩy ABB phát triển công nghệ để tích hợp cơ sở hạ tầng hệ thống điện và các hệ thống tự động hóa. Chính điều này đã giúp ABB củng cố vị trí của họ trên thị phần của họ trên toàn cầu”. Ông còn cho biết thêm: “Đối với khách hàng công nghiệp, lợi ích thu được là một tầm nhìn lớn hơn trong việc sử dụng năng lượng hiệu quả ,tốt hơn trong tích hợp hệ thống và ứng dụng tự động hóa trong vận hành.

Cũng theo báo cáo, đánh giá trên doanh thu, ABB nằm trong nhóm dẫn dầu về thị phần trong khu vực Mỹ La tinh, và Châu Âu/Trung Đông/Châu Phi (EMEA), duy trì vị trí dẫn đầu thị trường toàn cầu cho cả hai lĩnh vực dịch vụ và kỹ thuật phần mềm và là công ty đứng đầu thế giới trong các ngành dọc quan trọng bao gồm dầu khí, khai thác mỏ và kim loại, giấy và bột giấy.

Bản báo cáo cũng lưu ý rằng DCS đã, đang và sẽ tiếp tục là lĩnh vực kinh doanh dịch vụ kỹ thuật chủ yếu, với các dự án phối hợp kỹ thuật và vận hành sẽ đóng góp quá nửa tổng doanh thu của dự án. Tình trạng thiếu kỹ sư có trình độ sẽ góp phần vào nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này. Việc sử dụng công nghệ thông tin mới, chẳng hạn như ảo hóa và các cổng thông tin hợp tác, giúp cho các nhà hầu EPC và các công ty sử dụng sản phẩm có khả năng tiếp cận các nhóm kỹ sư tài năng trên toàn thế giới cho các dự án mang tính toàn cầu.

“Với kiến thức chuyên sâu về tự động hóa công nghiệp, đội ngũ kỹ sư rộng khắp toàn cầu, chúng tôi đã giúp khách hàng vận hành và quản lý thành công các dự án DCS, cho dù dự án đó ở khu vực nào và mức độ phức tạp tới đâu. Nhóm các chuyên gia của chúng tôi giúp khách hàng mở rộng phạm vi vận hành hoặc nâng cấp hệ thống hiện tại của họ để đạt kết quả tối đa với gián đoạn tối thiểu” ông Sandy Taylor, Giám đốc marketing và bán hàng của ban Tự động hóa công nghiệp của ABB cho biết. “Chúng tôi cung cấp các giải pháp tự động DCS đa dạng để nâng cao hiệu quả và an toàn cho bất kỳ nhà máy với quy mô nào, với khả năng tích hợp quy trình, điện hóa, an toàn và hệ thống của của bên thứ ba trên cùng một nền tảng.”

Tổ hợp các giải pháp DCS của ABB bao gồm hệ thống 800xA Extended tiêu biểu, hệ thống điều khiển Symphony Plus, hệ thống điều khiển Freelance cho các ứng dụng từ cỡ nhỏ tới cỡ trung, cũng như các hệ thống điều khiển trước đây. Tất cả các hệ thống điều khiển ABB đều cho phép nâng cấp tới hệ thống cao hơn với công nghệ tiên tiến hơn và đảm bảo tính hiệu quả trong đầu tư hệ thống. ABB cũng cung cấp danh sách ứng dụng và dịch vụ công nghiệp phong phú để bổ sung cho những hệ thống điều khiển cốt lõi này.