MỞ ĐẦU Trong cuộc sống hàng ngày chắc hẳn chúng ta sẽ bắt gặp rất nhiều hiện tượng tự nhiên được miêu tả qua các định luật vật lý thông qua mối quan hệ giữa các đại lượng. Có thể kể đến như: tần số chớp tắt của đèn giao thông, tần số dao động của một sóng hình sin v.v…Bất cứ đâu xung quanh chúng ta cũng đều có sự hiện diện của tần số. Vậy tần số chính là số lần của một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian. Đi sâu hơn, ta có thể hiểu tần số chớp là số lần chớp tắt của một bóng đèn led trên một đơn vị thời gian.
Ứng dụng hiện tượng này nhóm nghiên cứu đã phát triển đề tài “ Đo tốc độ động cơ sử dụng phương pháp tần số chớp” là một phương pháp đo tốc độ quay không cần tác động trực tiếp lên động cơ, do đó có thể đo được những nơi ta không thể chạm đến được. Nội dung đề tài này gồm 5 chương: Chƣơng 1: Giới thiệu chung về đề tài: Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, lý do chọn đề tài, mục tiêu đề tài và phạm vi giới hạn của đề tài. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết : Trình bày tổng quan về vi xử lý, vi điều khiển, lý thuyết về động cơ, lý thuyết về tần số chớp. Chƣơng 3: Trình bày khái quát chức năng của vi điều khiển PIC16F877A, sơ đồ khối của thiết bị đo, sơ đồ nguyên lý, lưu đồ thuật toán thực hiện, ưu và nhược điểm của thuật toán.
Chƣơng 4: Kết quả mô phỏng và kết luận. Chƣơng 5: Hướng phát triển tiếp theo: Đánh giá hướng phát triển tiếp theo và tính hiệu quả, tính ứng dụng của đề tài. 2 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.Tổng quan Ngành điện tử là một trong những ngành quan trọng góp phần vào sự phát triển của đất nước. Sự phát triển nhanh chóng của Khoa học – Công nghệ đã làm cho ngành điện tử ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu mới.
Nhu cầu con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành Điện Tử phải phát triển ra các sản phẩm mới có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng , độ bền và độ ổn định ngày càng cao…Điển hình trong số các sản phẩm đó là máy đo tốc độ động cơ bằng phương pháp tần số chớp. Sản phẩm này bắt nguồn từ những linh kiện : R, L, C, DIODE, TRANSISTOR đều là nền tảng của điện tử tương tự. Có thể nói máy đo tốc độ động cơ sử dụng phương pháp tần số chớp là một trong những sản phẩm tạo nền tảng phát triển của những sản phẩm điện tử phục vụ nhu cầu con người. Sau hơn hai năm học, với sự tích lũy kiến thức của các môn học: Lý thuyết mạch điện, kỹ thuật điện tử tương tự, kỹ thuật điện tử số, kỹ thuật vi xử lý, Điện tử công suất…đã đảm bảo cho chúng em có thể phân tích và thiết kế một máy đo tốc độ động cơ sử dụng phương pháp tần số chớp.
Hiện nay trong nước đã có nhiều máy đo tốc độ động cơ sử dụng theo phương pháp này trên thị trường. Có thể kể đến như :Máy đo tốc độ vòng quay Tenmars TM -4100D do hãng Tenmars Đài Loan sản xuất, máy đo này có giá 5000. Máy đo tốc độ vòng quay HP-2236B do hãng HP – Hongkong sản xuất có giá khoảng 4. Máy chuẩn đoán bệnh động cơ đa chức năng VSHOOTER do SYNERY TECHNOLOGIES (PHÁP) sản xuất.1 Máy đo tốc độ động cơ trên thị trường Hình 1.2 Máy đo tốc độ động cơ trên thị trường Máy đo này có thể cho biết và dễ dàng theo dõi trạng thái của các máy quay phổ biến như : máy bơm, máy quạt, máy nén trục vít v.v… Ưu điểm của các loại máy này là kết quả đo có độ chính xác cao tương đương với các phương pháp đo truyền thống.
Thứ hai đó là có thể đo được nhiều loại động cơ với công suất khác nhau, Thứ ba là các máy này có thể lưu được dữ liệu đo được vào một bộ nhớ riêng thuận tiện cho người sử dụng khi cần đo, kiểm. Do là thiết bị đo cầm tay nên một vấn đề chúng ta quan tâm nữa là thời lượng pin. Các máy trên có thời lượng Pin tương đối dài (trung bình 8 giờ) nên rất là thuận tiện để chúng ta di chuyển khắp nơi trong nhà máy, xí nghiệp để kiểm tra hoạt động của các máy móc, động cơ. Một số loại máy đo tốc độ động cơ khác mà nhóm đang hướng tới: Hiện nay có nhiều loại máy đo với nhiều tính năng khác nhau, đa dạng về chủng loại và giá cả.
Sau đây sẽ là một số máy đo mà nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu. Các máy này được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam, do các nhà sản xuất nước ngoài phân phối tại nước ta. Giá thành tương đối ở mức chấp nhận được cho những 4 doanh nghiệp tầm trung. Nhóm xin giới thiệu các máy điển hình, có thông số kỹ thuật tốt, là mục tiêu mà nhóm hướng tới.3 Máy đo nhóm hướng tới Hình trên là máy đo tốc độ động cơ không tiếp xúc, đo đầu trục động cơ của hãng VOGEL ( Đức).
Nó có giá khoảng 10 triệu VNĐ và đang được các doanh nghiệp chế tạo động cơ ưa chuộng. Các thông số nổi bật của máy: Tuỳ theo ứng dụng khác nhau, chế độ đo tiếp xúc hoặc không tiếp xúc. Máy đo tốc độ vòng quay có bánh xe để đo tốc độ dài, tốc độ băng tải, băng chuyền.02 % từ kết quả sau cùng ±1 số. Màn hình tinh thể lỏng LCD 5 số, vỏ máy đo bằng nhựa ABS cao cấp.
Máy đo tốc độ vòng quay sẽ tự tắt khi không sử dụng 30 giây, tiết kiệm pin. Máy đo tự lưu trữ các kết quả MIN/MAX/ trị trung bình vào bộ nhớ. Chuyển đổi được đơn vị đo tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng. Một số loại máy khác và thông số: 5 Hình 1.4 Máy đo tốc độ động cơ LUTRON DT- 2244 Thông số: Dải đo :0.
Màn hình 5 digits, 10 mm ( 0. Nhiệt độ hoạt động 0 to 50 ( 32 to 122 ). Độ ẩm hoạt động Less than 80% R. Kích thước 195 x 61 x 38.5 Máy đo tốc độ vòng quay động cơ SM2234A Thông số : Có giá bán khoảng 3 triệu VNĐ.
Do công ty Total Meter ở Canada sản xuất.999 RPM Độ phân giải: 0.9RPM); 1 RPM (trên 1000rpm) Độ chính xác: ± (0,05% 1 kỹ thuật số) Thời gian lấy mẫu: 0.8second (hơn 60rpm) Chọn phạm vi: Tự động phạm vi Hiện cơ sở: 6MHz thạch anh tinh thể Bộ nhớ: Max. giá trị, Min. giá trị, giá trị cuối. Có thể lưu trữ 96 dữ liệu.
Phát hiện khỏang cách: 50mm-500mm Kích thước: 155 * 70 * 35mm Công suất: 3 x 1.5V pin AAA 7 Và một số loại máy khác : Hình 1.6 Máy đo tốc độ động cơ DT- 22348 Tuy vậy các thiết bị này cũng có một số nhược điểm mà nếu đánh giá kĩ ta sẽ thấy: Thứ nhất là giá bán của chúng không hề rẻ, do đó vấn đề chi phí để mua thiết bị cũng là một sự cân nhắc cho người sử dụng. Thứ hai là việc chế tạo các loại máy này dựa trên nguyên lý tần số chớp của đèn led, do đó nếu nguồn sáng ngoài môi trường tác động quá lớn lên quá trình đo thì có thể dẫn đến sai số v.v… Để khắc phục những nhược điểm và phát triển các ưu điểm nêu trên nhóm nghiên cứu muốn chế tạo một thiết bị đo tốc độ động cơ cầm tay với giá thành rẻ hơn, thông số không đổi, đo được những động cơ cỡ nhỏ từ 3 – 12 oát (W) và trong tương lai có thể phát triển thiết bị để đáp ứng những yêu cầu đo cao hơn nữa. Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em được KS. Ngô Thị Thu Hương hướng dẫn tận tình.
Đó là điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học một cách thành công tốt đẹp. Chúng em xin trân trọng cảm ơn KS. Ngô THị Thu Hương và các thầy, cô đã giúp đỡ chúng em trong thời gian qua.Lý do lựa chọn đề tài Công nghệ đo tốc độ động cơ ngày nay rất hiện đại và có nhiều phương pháp đo: Đo tốc độ dùng encoder, đo không tiếp xúc, đo bằng phương pháp 8 tần số chớp…Ta sẽ tìm hiểu qua các phương pháp nêu trên. Encoder gồm một cặp diode thu phát tín hiệu quang học từ một đĩa tròn( chuyển động tròn) có đục lỗ tạo các điểm có khoảng cách đều.
Khi đĩa quay, diode thu tín hiệu tắt khi đĩa ở vị trí che khuất tín hiệu phát từ diode phát và ngược lại diode thu mở khi tín hiệu phát xuyên qua các lỗ trên đĩa, tạo ra một chuỗi xung báo về bộ phận xử lý (MCU). Dựa vào số xung đếm được và đặc tính của Encoder( 20 xung/vòng, 30 xung/vòng v.v…) ta sẽ tính được tốc độ của động cơ cần đo. Loại thứ hai là đo không tiếp xúc. Chúng ta chỉ cần tắt động cơ và dán giấy phản quang vào trục hay cánh quạt để đo tốc độ.
Khắc phục nhược điểm của các dòng máy trên vì vừa đảm bảo an toàn cho người dùng và không phải dừng động cơ để dán giấy phản quang. Đo tốc độ động cơ sử dụng phương pháp tần số chớp“ là phương pháp tốt và cần thiết để ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật ở nước ta hiện nay. Trên thế giới, các công ty đã ứng dụng phương pháp này từ những năm 1997 để đo kiểm chất lượng hoạt động của các loại băng tải trong nhà máy, điển hình là công ty synery technologies (Pháp).Mục tiêu đề tài Máy đo tốc động cơ với nhiều tính năng vượt trội, cùng chi phí giá thành hợp lý do đó sẽ phát triển mạnh và tiến tới là phương pháp đo tốc độ động cơ phổ biến trong tương lai. Đo tốc độ động cơ sao cho chính xác và hiệu quả, đơn giản đang là vấn đề được nhiều người quan tâm.
Mục tiêu đề tài là đem đến cho người dùng một phương pháp đo mới với chi phí thấp, tiết kiệm, hiệu quả, có thể đo trong mọi địa hình. Để làm được điều đó, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu về Arduino, Vi điều khiển làm phương tiện để hiện thực hóa đề tài. Đối tượng có thể tiếp cận đề tài có thể là học sinh, sinh viên, các bạn có sự đam mê về Điện Tử, Tự Động Hóa… bởi vì phạm vi nghiên cứu về các dòng vi điều khiển, vi xử lý rất rộng.