Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng chuyển dịch năng lượng toàn cầu, các phương tiện giao thông sử dụng động cơ điện đang dần thay thế các hệ thống truyền động sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Tại Việt Nam, thị trường xe điện được đánh giá sở hữu tiềm năng phát triển đáng kể, với khoảng 1.100 phương tiện nhập khẩu đang được lưu hành phục vụ nhu cầu giải trí và cá nhân. Tuy nhiên, theo các khảo sát thực tế, khoảng 33% người tiêu dùng vẫn e ngại về tính kinh tế và hiệu suất vận hành của động cơ điện so với động cơ xăng. Để thúc đẩy năng lực nội địa hóa và nâng cao hiệu quả kỹ thuật cho các dòng xe điện tại Việt Nam, việc nghiên cứu, thiết kế các hệ thống thử nghiệm và giải pháp điều khiển động cơ điện chuyên dụng trở thành yêu cầu cấp thiết.

Khóa luận tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Ô tô tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh do sinh viên Bùi Trần Nguyên Khoa và Cao Chí Tính thực hiện (dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Thanh Phúc) tập trung giải quyết bài toán xử lý tín hiệu cảm biến vị trí phục vụ điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 3 pha (PMSM).

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo các nội dung sau:

  1. Tính toán và thiết kế mạch điều khiển truyền động phục vụ vận hành động cơ điện xoay chiều 3 pha PMSM.
  2. Khảo sát và làm rõ nguyên lý hoạt động của động cơ PMSM 3 pha.
  3. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các mạch khuếch đại và xử lý tín hiệu cảm biến.
  4. Lập trình vi điều khiển STM32 để thực hiện chức năng ngắt ngoài (external interrupt) và đọc tín hiệu chuyển đổi tương tự - số (ADC) từ các chân tín hiệu của cảm biến.
  5. Gia tăng tần số tín hiệu tại cuộn kích từ (excitation coil) thông qua mạch công suất, nhằm thu thập được nhiều giá trị lấy mẫu ADC hơn trong một chu kỳ làm việc của vi điều khiển.

Về đối tượng nghiên cứu, đề tài tập trung vào hệ thống cảm biến vị trí Resolver, động cơ PMSM 3 pha, vi điều khiển STM32F103C8T6, IC khuếch đại thuật toán LM358P, IC điều khiển khóa chuyển mạch IR2103, transistor công suất MOSFET (20N60), mạch nguồn LM7805 và màn hình LCD 16x2 giao tiếp qua module I2C.

Về phạm vi nghiên cứu, đồ án được thực hiện trong khung thời gian 3 tháng (từ ngày 28/09/2023 đến ngày 08/01/2024). Nghiên cứu giới hạn ở phạm vi thiết kế phần cứng mạch khuếch đại tín hiệu hai cuộn dây Sine/Cosine, mạch cầu H điều khiển tần số cuộn kích từ, và thuật toán tính toán góc lệch cực từ của rotor ($\theta$ - Theta angle) hiển thị lên màn hình LCD. Đồ án không đi sâu vào việc tính toán công suất tổng thể của xe hay xây dựng thuật toán điều khiển vòng kín tốc độ động cơ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình kỹ thuật

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các cơ sở lý thuyết kỹ thuật điện tử, vi điều khiển và máy điện:

  • Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 3 pha (PMSM): Cấu tạo gồm phần tĩnh (Stator) chứa lõi thép kỹ thuật điện xẻ rãnh đặt 3 cuộn dây lệch nhau $120^\circ$ trong không gian, và phần quay (Rotor) gắn các nam châm vĩnh cửu cường độ từ trường cao (Neodymium hoặc Samarium-Cobalt). Động cơ vận hành dựa trên tương tác giữa từ trường quay của stator và từ trường không đổi của rotor. Để rotor quay đồng bộ, dòng điện 3 pha cấp cho stator phải được điều khiển chuyển mạch chính xác dựa theo góc vị trí tức thời của rotor.
  • Cảm biến vị trí Resolver: Bản chất là một máy biến áp quay vi sai, gồm một cuộn dây kích từ (excitation winding) và hai cuộn dây cảm ứng ngõ ra được bố trí lệch nhau $90^\circ$ điện (cuộn Sine và cuộn Cosine). Khi cuộn kích từ được cấp điện áp xoay chiều $V_r = A_0 \cdot \sin(\omega t)$, chuyển động quay của rotor làm biến đổi khe hở không khí và từ thông liên kết, sinh ra hai tín hiệu điện áp điều chế biên độ: $$V_s = K \cdot V_r \cdot \sin(\theta) = K \cdot A_0 \cdot \sin(\omega t) \cdot \sin(\theta)$$ $$V_c = K \cdot V_r \cdot \cos(\theta) = K \cdot A_0 \cdot \sin(\omega t) \cdot \cos(\theta)$$ Trong đó, $K$ là hệ số biến áp, $\omega$ là tần số kích từ, và $\theta$ là góc vị trí của trục rotor. Giá trị góc $\theta$ được giải mã thông qua hàm lượng giác: $\theta = \arctan(V_s / V_c)$.
  • Mạch phối hợp tín hiệu (Signal Conditioning): Do tín hiệu đầu ra từ Resolver có biên độ nhỏ và chứa cả thành phần âm, nhóm nghiên cứu sử dụng mạch khuếch đại vi sai chuyển sang đơn kênh dùng IC OP-AMP LM358P kết hợp bộ lọc thông thấp (tụ $C_5, C_6$ và điện trở $R_9, R_{11}$) để triệt tiêu nhiễu tần số cao. Mạch sử dụng điện áp phân áp tham chiếu $V_{ref} = 1,\text{V}$ (tạo bởi $V_{in} = 12,\text{V}$, $R_1 = 11,\Omega$, $R_2 = 1,\Omega$) theo công thức dịch mức: $$V_{ref} = V_{in} \cdot \frac{R_2}{R_1 + R_2}$$ $$V_{outSin/Cos} = -\frac{15}{2} \cdot V_{(+)} + \frac{3}{2} \cdot V_{ref} - 10 \cdot V_{(-)}$$ Qua đó chuyển đổi toàn bộ dải biên độ tín hiệu Sin/Cos về khoảng điện áp $[0 - 3,3,\text{V}]$ phù hợp chuẩn ngõ vào ADC của vi điều khiển STM32.
  • Mạch cầu H và kỹ thuật điều chế xung (Sine PWM): Sử dụng 4 khóa MOSFET 20N60 điều khiển bởi 2 IC driver IR2103 chuyên dụng (kết hợp mạch Bootstrap). Bằng việc điều khiển đóng/ngắt các cặp khóa chéo ($Q_1-Q_4$ và $Q_3-Q_2$), mạch tạo ra dòng điện xoay chiều tần số cao cấp cho cuộn kích từ, tăng số điểm lấy mẫu tín hiệu trên mỗi chu kỳ quay. Tần số điều chế PWM được cấu hình qua thanh ghi Timer của vi điều khiển: $$f_{PWM} = \frac{f_{TIM}}{(ARR + 1) \cdot (PSC + 1)}$$

Phương pháp nghiên cứu và công cụ sử dụng

Đề tài kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết và phương pháp thực nghiệm chế tạo:

  • Phương pháp tính toán và mô phỏng: Tính toán các thông số linh kiện mạch phân áp, mạch lọc thông thấp và thông số thanh ghi bộ đếm vi điều khiển. Mô phỏng sơ đồ nguyên lý và kiểm chứng dạng sóng của mạch chỉnh lưu bán chu kỳ, mạch khuếch đại Sin/Cos và mạch cầu H trên phần mềm Proteus.
  • Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế mạch in (PCB), hàn lắp các bo mạch phần cứng thực tế; cấu hình ngoại vi vi điều khiển bằng phần mềm STM32CubeMX; lập trình thuật toán giải mã tín hiệu trên môi trường Keil uVision5; tiến hành đo kiểm dạng sóng tín hiệu thực tế bằng máy hiện sóng và ghi nhận kết quả hiển thị góc quay rotor trên màn hình LCD.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống điều hòa và giải mã tín hiệu cảm biến Resolver được triển khai thành các khối chức năng phần cứng và phần mềm cụ thể:

Khối chức năng Linh kiện / Công nghệ chính Thông số kỹ thuật / Chức năng chính
Khối xử lý trung tâm Vi điều khiển STM32F103C8T6 (ARM Cortex-M3) Tần số xung nhịp 72 MHz, 2 bộ ADC 12-bit (giá trị tối đa 4095, thời gian chuyển đổi $1,\mu\text{s}$ tại 65 MHz), cấu hình ngắt ngoài NVIC và Timer PWM.
Khối khuếch đại tín hiệu IC OP-AMP LM358P, điện trở $1,\text{k}\Omega, 10,\text{k}\Omega$, tụ lọc Nguồn nuôi 5V từ LM7805; khuếch đại vi sai hai kênh Sin/Cos với hệ số độ lợi $R_9/R_8 = 10$; dịch áp về dải $[0 - 3,3,\text{V}]$.
Khối chỉnh lưu bán chu kỳ Diode bán dẫn, mạch so sánh Biến đổi điện áp xoay chiều của tín hiệu kích từ thành xung số (digital pulse); cung cấp cạnh xuống (falling edge) để kích hoạt ngắt ngoài STM32.
Khối công suất cầu H 4 MOSFET 20N60, 2 IC IR2103, diode bootstrap Công suất MOSFET $370,\text{W}$, điện áp đánh thủng $V_{DS} = 600,\text{V}$, dòng tải $I_D = 20,\text{A}$; tạo xung kích thích tần số $100,\text{kHz}$ cho cuộn kích từ.
Khối ổn áp nguồn IC LM7805, hệ tụ lọc gốm và tụ hóa Nhận điện áp ngõ vào $8 - 12,\text{V}$, xuất điện áp cố định $5,\text{V}$ ổn định cung cấp cho LM358, STM32 và mạch kích MOSFET.
Khối hiển thị Màn hình LCD 16x2, Module chuyển đổi I2C Giao tiếp qua 2 chân SCL và SDA (tiết kiệm chân vi điều khiển); sử dụng IC điều khiển HD44780 để hiển thị trực tiếp giá trị góc $\theta$.

Quá trình hoạt động của hệ thống diễn ra theo chu trình tuần tự:

  1. Mạch cầu H tạo tín hiệu kích thích tần số cao đưa vào cuộn kích từ của Resolver trên động cơ PMSM.
  2. Hai tín hiệu đầu ra từ cuộn Sine và Cosine của Resolver được đưa qua mạch khuếch đại vi sai và lọc thông thấp dùng LM358P để loại bỏ nhiễu và dịch mức điện áp về dải $0 - 3,3,\text{V}$.
  3. Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ trích xuất xung đồng bộ từ tín hiệu kích từ. Khi xuất hiện cạnh xuống của xung số, vi điều khiển STM32 kích hoạt ngắt ngoài (EXTI).
  4. Trong chương trình phục vụ ngắt, STM32 kích hoạt bộ chuyển đổi ADC 12-bit đọc giá trị tức thời từ hai kênh Sine và Cosine tại đúng điểm đỉnh sóng, sau đó tính toán hàm lượng giác xác định góc vị trí cực từ rotor $\theta$ và truyền dữ liệu qua I2C hiển thị lên LCD 16x2.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan (Overview)

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh phát triển phương tiện giao thông xanh và nhu cầu nội địa hóa công nghệ xe điện tại Việt Nam. Nội dung chương nêu rõ 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, phạm vi thực hiện trong 3 tháng, các đối tượng phần cứng và phần mềm được sử dụng, phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, cùng bố cục tổng quát của toàn bộ khóa luận.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết (Literature Review)

Chương 2 cung cấp nền tảng lý thuyết chi tiết phục vụ cho việc thiết kế hệ thống, bao gồm:

  • Phân tích cấu tạo stator, rotor và nguyên lý tạo lực quay đồng bộ của động cơ PMSM, cùng sơ đồ điều khiển 3 pha tiêu chuẩn. Đánh giá ưu điểm (hiệu suất cao, không có tổn hao kích từ, mật độ công suất lớn) và nhược điểm (giá thành cảm biến vị trí cao, mạch nghịch lưu và thuật toán điều khiển phức tạp).
  • Nguyên lý vận hành của cảm biến Resolver, công thức toán học mô tả quan hệ điện áp giữa cuộn kích từ và hai cuộn dây ngõ ra Sine/Cosine.
  • Cơ sở tính toán mạch điều hòa tín hiệu (Signal Conditioning), công thức khuếch đại vi sai, mạch phân áp tạo nguồn chuẩn $V_{ref} = 1,\text{V}$, và mạch lọc thông thấp tích cực.
  • Nguyên lý hoạt động của mạch cầu H 4 khóa MOSFET, phương thức kích đóng ngắt thông qua logic chân vào HIN/LIN của IC IR2103 và mạch Bootstrap.
  • Lý thuyết điều chế độ rộng xung hình sin 3 pha (Sine PWM), phương pháp so sánh sóng mang tam giác $1,\text{kHz}$ với sóng sin chuẩn $50,\text{Hz}$ ($f_c / f_m = 20$) và công thức xác định giá trị điện áp hiệu dụng RMS.
  • Thông số kỹ thuật và sơ đồ chân của các linh kiện: OP-AMP LM358P (độ lợi 100 dB, băng thông 1 MHz), vi điều khiển STM32F103C8T6 (lõi Cortex-M3, xung nhịp 72 MHz), diode bán dẫn, điện trở, tụ điện, IC ổn áp LM7805, MOSFET 20N60 (công suất 370W), LCD 16x2 và module I2C.
  • Quy trình thiết lập cấu hình ngoại vi, xung nhịp, chân GPIO, khối Timer PWM và trình quản lý nạp mã nguồn trên công cụ STM32CubeMX và Keil C.

Chương 3: Thiết kế và chế tạo hệ thống mạch Resolver và H-Bridge (System Design of Resolver & H-Bridge Circuit)

Chương 3 trình bày chi tiết quá trình thiết kế, mô phỏng và chế tạo phần cứng:

  • Thiết lập cấu hình ngoại vi trên STM32CubeMX: cấu hình thạch anh dao động ngoài, chân xuất tín hiệu PWM tại PA0, chân xuất dữ liệu PC13, cấu hình bộ ngắt ngoài NVIC và các kênh ADC.
  • Thiết kế và mô phỏng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ trên Proteus, phân tích dạng sóng điện áp ngõ vào xoay chiều và xung vuông ngõ ra trước/sau chỉnh lưu.
  • Thiết kế mạch nguyên lý và mạch in (PCB) bộ khuếch đại tín hiệu vi sai Sine/Cosine của Resolver.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch công suất cầu H sử dụng 4 khóa MOSFET kết hợp 2 IC lái IR2103, kiểm tra trên mô phỏng và chế tạo bo mạch hàn linh kiện hoàn chỉnh.

Chương 4: Kết quả thực nghiệm và thảo luận (Experiment Results and Discussion)

Chương 4 công bố các kết quả đo đạc thực nghiệm trên hệ thống phần cứng đã chế tạo:

  • Dạng sóng tín hiệu ngõ ra cuộn Sine trước khi khuếch đại và hai tín hiệu Sine/Cosine sau khi qua mạch khuếch đại OP-AMP LM358P.
  • Dạng sóng tín hiệu Sine/Cosine kết hợp tín hiệu kích từ sau khi đi qua mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ.
  • Dạng sóng điện áp trên cuộn kích từ trong hai trường hợp: khi không có mạch cầu H và sau khi được cấp xung kích thích từ mạch cầu H MOSFET.
  • Dữ liệu thử nghiệm chu kỳ quay của rotor và kết quả hiển thị góc $\theta$ trên màn hình LCD 16x2 tại các vị trí góc kiểm tra cố định: $0^\circ$, $45^\circ$, $89^\circ$, và $180^\circ$.

Chương 5: Kết luận và khuyến nghị (Conclusion and Recommendation)

Tổng kết mức độ hoàn thành so với các mục tiêu đề ra ban đầu, đánh giá độ ổn định của mạch khuếch đại và mạch cầu H, đồng thời đưa ra các đề xuất cải tiến cho các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

Nghiên cứu đã chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình phần cứng xử lý tín hiệu cảm biến vị trí Resolver cho động cơ PMSM với các thông số kỹ thuật được xác nhận trong thực nghiệm:

Hạng mục kiểm tra Kết quả ghi nhận từ thực nghiệm
Xử lý biên độ tín hiệu Sin/Cos Tín hiệu biên độ nhỏ từ hai cuộn dây Resolver được khuếch đại và dịch mức thành công về dải $[0 - 3,3,\text{V}]$, tương thích hoàn toàn với chuẩn điện áp ngõ vào ADC của STM32F103C8T6.
Điều khiển kích từ bằng cầu H Mạch cầu H điều khiển bởi 2 IC IR2103 vận hành ổn định, nâng cao tần số làm việc của cuộn kích từ lên tần số định mức $100,\text{kHz}$, giúp tăng số điểm lấy mẫu ADC trên mỗi chu kỳ.
Đồng bộ ngắt và đọc ADC Mạch chỉnh lưu bán chu kỳ tạo xung số chính xác, cho phép vi điều khiển bắt đúng sườn xuống (falling edge) để thực hiện ngắt ngoài và đọc ADC tại điểm giao cắt biên độ cực đại của sóng Sin/Cos.
Thực nghiệm đo góc rotor ($\theta$) Hệ thống giải mã và hiển thị chính xác các giá trị góc vị trí rotor lên màn hình LCD 16x2 qua giao tiếp I2C tại các mốc kiểm tra: $0^\circ$, $45^\circ$, $89^\circ$, và $180^\circ$.

Đóng góp của đề tài

  1. Thiết kế thành công bo mạch phần cứng tích hợp hoàn chỉnh bao gồm mạch lọc khuếch đại vi sai dùng LM358P và mạch cầu H MOSFET dùng IR2103, cung cấp giải pháp xử lý tín hiệu Resolver chi phí thấp bằng các linh kiện điện tử phổ biến.
  2. Xây dựng giải thuật đọc ADC đồng bộ bằng ngắt ngoài dựa trên sườn xuống của xung chỉnh lưu bán chu kỳ, giúp loại bỏ sự cần thiết của các IC chuyển đổi Resolver-to-Digital (RDC) chuyên dụng đắt tiền.
  3. Cung cấp toàn bộ sơ đồ nguyên lý, bản vẽ mạch in PCB và mã nguồn lập trình điều khiển Timer PWM, ngắt NVIC và giao tiếp I2C trên nền tảng vi điều khiển ARM Cortex-M3.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Do giới hạn thời gian nghiên cứu trong 3 tháng, đề tài chỉ mới tập trung vào việc xác định góc vị trí rotor $\theta$ tại các vị trí góc tĩnh hoặc tốc độ chậm, chưa kiểm tra sai số giải mã ở dải tốc độ quay cao liên tục.
  • Nghiên cứu chưa tích hợp thuật toán điều khiển truyền động vòng kín cho động cơ PMSM (như điều khiển tựa từ thông FOC hoặc điều chế vector không gian SVPWM).
  • Chưa thực hiện các tính toán và đo đạc về công suất tổng thể cũng như đánh giá độ bền nhiệt của mạch công suất trong điều kiện tải nặng kéo dài.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nghiên cứu tích hợp giải thuật điều khiển vector không gian (SVPWM) trên vi điều khiển STM32 để điều khiển trực tiếp biến tần cấp nguồn 3 pha cho động cơ PMSM.
  • Bổ sung thuật toán vòng bám pha (Phase-Locked Loop - PLL) hoặc các bộ lọc số chuyên sâu trong phần mềm để tăng độ mịn và độ chính xác của việc ước lượng vị trí/vận tốc rotor khi động cơ vận hành ở dải tốc độ cao.
  • Thiết kế tối ưu hóa bo mạch công suất, tích hợp các mạch bảo vệ quá dòng, quá áp và cách ly quang để nâng cao khả năng chống nhiễu trong môi trường xe điện thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các ngành Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, và Kỹ thuật Điện - Điện tử.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

  • Sơ đồ nguyên lý và cách tính toán thông số cho mạch phối hợp tín hiệu cảm biến Resolver sử dụng khuếch đại thuật toán cơ bản.
  • Thiết kế mạch kích khóa bán dẫn công suất MOSFET sử dụng IC IR2103 và nguyên lý mạch Bootstrap.
  • Phương pháp cấu hình phần cứng vi điều khiển STM32 bằng STM32CubeMX để phát xung PWM tần số cao và thực hiện lấy mẫu ADC đồng bộ qua ngắt ngoài.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục đích chính của việc sử dụng mạch cầu H kết hợp IC IR2103 trong đề tài là gì?
Mạch cầu H gồm 4 khóa MOSFET 20N60 được điều khiển bởi 2 IC driver IR2103 có nhiệm vụ đảo chiều dòng điện liên tục qua cuộn kích từ (excitation coil) của Resolver theo tần số PWM $100,\text{kHz}$. Việc nâng cao tần số kích từ giúp tăng số lượng điểm lấy mẫu tín hiệu ADC của hai cuộn Sine và Cosine trong một chu kỳ quay của rotor, từ đó nâng cao độ chính xác khi xác định góc vị trí.

2. Tại sao mạch khuếch đại tín hiệu Sin/Cos cần sử dụng điện áp tham chiếu $V_{ref} = 1,\text{V}$?
Tín hiệu nguyên bản phát ra từ cuộn dây cảm ứng của Resolver là tín hiệu xoay chiều có cả bán kỳ âm và dương. Do bộ chuyển đổi ADC 12-bit của vi điều khiển STM32F103C8T6 chỉ có khả năng đọc điện áp đơn cực trong phạm vi $[0 - 3,3,\text{V}]$, mạch phân áp tạo điện áp tham chiếu $V_{ref} = 1,\text{V}$ (từ nguồn $12,\text{V}$ qua cầu trở $11,\Omega$ và $1,\Omega$) được đưa vào mạch khuếch đại để dịch toàn bộ mức điện áp ngõ ra về khoảng điện áp dương cho phép của vi điều khiển.

3. Vi điều khiển STM32 xác định thời điểm đọc giá trị ADC từ hai cuộn dây Sin/Cos theo cơ chế nào?
Hệ thống sử dụng một mạch chỉnh lưu bán chu kỳ để biến đổi điện áp kích từ thành dạng xung số. Chân vi điều khiển được cấu hình nhận ngắt ngoài (NVIC External Interrupt) tại sườn xuống (falling edge) của xung số này. Tại thời điểm sườn xuống, vi điều khiển lập tức kích hoạt bộ ADC để lấy mẫu giá trị đỉnh của hai tín hiệu Sine và Cosine, sau đó áp dụng phép tính giải mã góc $\theta$.

4. Những kết quả kiểm tra góc quay rotor cụ thể nào đã được ghi nhận trong phần thực nghiệm?
Trong phần thực nghiệm tại Chương 4, nhóm tác giả đã tiến hành thử nghiệm xoay rotor đến các vị trí góc khác nhau và ghi nhận kết quả hiển thị trên màn hình LCD 16x2 tương ứng chính xác tại các vị trí góc: $0^\circ$, $45^\circ$, $89^\circ$, và $180^\circ$.

5. Màn hình hiển thị LCD 16x2 được ghép nối với vi điều khiển STM32 qua giải pháp nào để tối ưu hóa phần cứng?
Thay vì kết nối trực tiếp tối thiểu 6 chân tín hiệu (RS, EN, D4-D7) từ vi điều khiển tới LCD, hệ thống sử dụng một module chuyển đổi I2C tích hợp chip điều khiển HD44780. Giải pháp này cho phép vi điều khiển STM32 truyền dữ liệu hiển thị chỉ qua 2 dây tín hiệu chuẩn I2C (SCL và SDA), giúp tiết kiệm chân ngoại vi cho các tác vụ lấy mẫu và phát xung PWM.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Bùi Trần Nguyên Khoa và Cao Chí Tính đã hoàn thành việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống mạch xử lý tín hiệu cảm biến Resolver phục vụ xác định vị trí cực từ rotor trên động cơ PMSM 3 pha cho xe điện. Bằng việc kết hợp mạch khuếch đại vi sai dùng OP-AMP LM358P, mạch công suất cầu H MOSFET điều khiển bởi IR2103 và thuật toán ngắt ngoài lấy mẫu ADC trên vi điều khiển STM32F103C8T6, hệ thống đã giải mã và hiển thị chính xác góc quay rotor lên màn hình LCD. Kết quả nghiên cứu cung cấp tài liệu kỹ thuật thực nghiệm có giá trị tham khảo cho việc phát triển các bộ điều khiển động cơ điện không chổi than và động cơ đồng bộ trong lĩnh vực kỹ thuật ô tô điện.