Luận văn tốt nghiệp về điều khiển động cơ 1 chiều sử dụng vi xử lý STM32F4

• Tác giả: Đinh Hữu Mạnh
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Quang Vĩ
• Trường học: Trường Đại Học Quản Lý Và Công Nghệ Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Điều Khiển Động Cơ 1 Chiều Sử Dụng Vi Xử Lý STM32F4
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU DÒNG VI ĐIỀU KHIỂN STM32
• 1.1. Khái niệm về Vi xử lý và Vi điều khiển
• 1.1.1. Vi xử lý
• 1.1.2. Vi điều khiển (microcontroller)
• 1.2. Đặc điểm nổi bật của STM32
• 1.3. Sự tinh vi
• 1.4. Sự an toàn
• 1.5. Tính bảo mật
• 1.6. Phát triển phần mềm
• 1.7. Dòng Performance và Access của STM32
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU
• 2.1. Tổng quan về động cơ điện một chiều
• 2.1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
• 2.1.2. Nguyên lý làm việc và phân loại động cơ điện một chiều
• 2.1.3. Phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều
• 2.2. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

I. Giới thiệu về động cơ 1 chiều và vi xử lý STM32F4

Động cơ 1 chiều là một trong những thiết bị quan trọng trong ngành điện tự động công nghiệp. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như robot, hệ thống tự động hóa và các thiết bị điện tử tiêu dùng. Vi xử lý STM32F4 là một trong những dòng vi xử lý mạnh mẽ, được thiết kế dựa trên kiến trúc ARM Cortex-M3, cho phép thực hiện các tác vụ điều khiển phức tạp với hiệu suất cao. Việc kết hợp giữa điều khiển động cơ 1 chiều và vi xử lý STM32F4 mở ra nhiều khả năng mới trong việc phát triển các hệ thống điều khiển tự động. Đặc biệt, hệ thống điều khiển này có thể được tối ưu hóa thông qua các thuật toán điều khiển như PID, giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của động cơ. Theo nghiên cứu, việc sử dụng vi xử lý STM32F4 trong điều khiển động cơ không chỉ giúp giảm thiểu kích thước mạch mà còn nâng cao tính linh hoạt trong lập trình và điều khiển.

II. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của động cơ 1 chiều

Động cơ điện một chiều bao gồm hai phần chính: stato và rotor. Stato là phần tĩnh, trong khi rotor là phần quay. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều dựa trên hiện tượng từ trường và dòng điện. Khi dòng điện chạy qua dây quấn trên rotor, nó tạo ra một từ trường tương tác với từ trường của stato, tạo ra mô men xoắn và làm quay rotor. Để điều khiển tốc độ của động cơ, có thể thay đổi điện áp cung cấp cho động cơ hoặc thay đổi từ thông kích từ. Việc điều khiển này có thể thực hiện thông qua mạch điều khiển sử dụng vi xử lý STM32F4. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ bao gồm điều khiển điện trở phụ, điều khiển từ thông và điều khiển điện áp phần ứng. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

III. Thiết kế mạch điều khiển động cơ 1 chiều

Mạch điều khiển động cơ 1 chiều sử dụng vi xử lý STM32F4 thường bao gồm các thành phần như mạch điều khiển PWM, mạch khuếch đại và các cảm biến để thu thập thông tin phản hồi. Mạch PWM (Pulse Width Modulation) cho phép điều chỉnh điện áp trung bình cung cấp cho động cơ, từ đó điều chỉnh tốc độ quay của động cơ. Mạch khuếch đại giúp tăng cường dòng điện để điều khiển động cơ có công suất lớn hơn. Các cảm biến như cảm biến vị trí và cảm biến tốc độ được sử dụng để cung cấp thông tin phản hồi cho hệ thống điều khiển, giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của động cơ. Việc thiết kế mạch điều khiển cần phải đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy cao, đồng thời phải tối ưu hóa chi phí và kích thước của mạch.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển động cơ 1 chiều bằng STM32F4

Hệ thống điều khiển động cơ 1 chiều sử dụng vi xử lý STM32F4 có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, robot và các thiết bị điện tử tiêu dùng. Trong tự động hóa công nghiệp, hệ thống này có thể được sử dụng để điều khiển băng tải, máy móc sản xuất và các thiết bị tự động khác. Trong lĩnh vực robot, động cơ 1 chiều được sử dụng để điều khiển các bộ phận chuyển động, giúp robot thực hiện các tác vụ phức tạp. Ngoài ra, trong các thiết bị điện tử tiêu dùng, động cơ 1 chiều được sử dụng trong quạt, máy bơm và các thiết bị khác. Việc áp dụng công nghệ điều khiển này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất và bảo trì.