đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trong chương này trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài và các tính toán, thiết kế gồm những phần như: thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, tính toán thiết kế mạch. Chương 4: Thi Công Hệ Thống Viết chương trình cho hệ thống.
Trình bày phần cơ khí, điện và chương trình mà học viên thực hiện cho mô hình máy bay trực thăng hai bậc tự do. Thực hiện mô phỏng mô hình. Chương 5: Kết Quả_Nhận Xét_Đánh Giá Trình bày về những kết quả đã được mục tiêu đề ra sau quá trình nghiên cứu thi công. Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu phần trăm.
Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Chương này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hướng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn.1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG HAI BẬC TỰ DO: Nguyên lí hoạt động của trực thăng: Trong máy bay trực thăng, lực nâng sinh ra bằng cách điều khiển công suất của cánh quạt gọi là rotor chính. Khi rotor chính máy bay trực thăng quay sinh ra lực nâng và momen phản ứng. Momen phản ứng này có xu hướng làm cho thân máy bay trực thăng quay theo chiều ngược lại. Trên hầu hết các máy bay trực thăng, một cánh quạt nhỏ gần đuôi mà gọi là rotor đuôi.
Trên máy bay trực thăng cánh quạt đôi cánh quạt chính quay ngược chiều nhau, triệt tiêu momen phản ứng sinh ra. 1 Trực thăng EC_225. Cánh quạt chính: Nhiệm vụ của cánh quạt chính là tạo ra lực nâng để thắng trọng lực của máy bay để nâng nó bay trong không khí. Lực nâng được tạo ra nhờ sự tương tác với khí quyển.
Trong quá trình quay cách quạt tác dụng vào không khí một lực và ngược lại theo định luật 3 Newton. Không khí tác dụng lên cánh quạt một phản lực hướng lên trên. Do đó khi không có không khí lực nâng này sẽ không còn - hay nói cách khác, không thể dùng máy bay trực thăng để bay lên mặt trăng dù công suất của động cơ có lớn đến đâu. Vì giữa trái đất và mặt trăng là chân không.
Bằng cách thay đổi mặt phẳng quay của cánh quạt, giúp trực thăng bay tiến lên phía trước, lùi lại sau hay bay sang phải và trái. 2 Lực nâng trực thăng lên. Cánh quạt đuôi: Cánh quạt đuôi hết sức quan trọng vì theo định luật bảo toàn momen, xung lượng khi cánh quạt chính quay theo chiều kim đồng hồ thì phần còn lại của máy bay sẽ có xu hướng quay theo chiều ngược lại. Ngoài ra nhờ việc thay đổi công suất của cánh quạt đuôi mà máy bay có thể chuyển hướng sang phải sang trái dễ dàng.
Cánh quạt đuôi sẽ tạo ra momen cân bằng với momen do cánh quạt chính gây ra. Cánh quạt đuôi được nối với cánh quạt chính nhờ một hệ dẫn động như hình vẽ dưới đây: Hình 2. 3 Hệ thống dẫn động giữa cánh quạt chính và cánh quạt đuôi. Trong thiết kế, động cơ đuôi liên kết với động cơ chính thông qua hệ thống truyền động trục và hộp số.
Có nghĩa là khi động cơ chính quay thì động cơ đuôi sẽ quay theo tỉ lệ nào đó. Với trực thăng loại rất nhỏ loại điện thì đó là điện áp cho mỗi động cơ. Tuy nhiên, hệ thống cơ khí thì chất lượng điều khiển này không cao nên cần có một bộ điều khiển điện tử sử dụng cảm biến để tăng tính hiệu quả ngay cả trong môi trường thực tế. Đây là một trong những bài toán điều khiển máy bay trực thăng.2 Tổng quan về STM32F407VG Discovery: Hình 2.
STM32F407 là vi điều khiển do hãng ST Microelectronic sản xuất dựa trên nền tảng lõi vi xử lý ARM CortexR-M. Là một sản phẩm vi điều khiển 32 bit kết hợp các ưu điểm về hiệu suất cao, khả năng xử lí thời gian thực, xử lí tín hiệu số, tiêu thụ ít năng lượng, hoạt động điện áp thấp, trong khi duy trì khả năng tích hợp đây đủ và dễ dàng phát triên ứng dụng. Các tính năng chính: Lõi FPU hỗ trợ xử lý tính toán dấu phẩy động, 1MB bộ nhớ Flash, 192 Kbyte RAM. Nguồn điện cung cấp cho bảng mạch: thông qua USB hoặc từ một nguồn cung cấp điện áp 5V bên ngoài.
Có thể cung cấp nguồn 3.3V và 5V cho các ứng dụng. On-board ST-LINK/V2 trên STM32F4-DISCOVERY giúp nạp chương trình, gỡ lỗi. Nguồn cấp từ cổng Mini USB qua các IC nguồn chuyển thành 3.3V để cấp cho MCU. Có sẵn cảm biến gia tốc LIS302DL, ST MEMS motion sensor, 3-axis.
Có sẵn bộ: CS43L22, audio DAC. Có nút nhấn và reset tích hợp. Có cổng Micro USB OTG. Có led thông báo nguồn và tám led trên board.3 Encoder E50S8- 5000(1024): Để xác định được góc đặt, nhóm dùng Encoder E50S8-5000-6-L-5 và E50S8-1024-6-L-5.
Các Encoder này có các đặc điểm sau đây: Encoder này có đường kính 50mm, loại trục E50S. 7 Thích hợp để đo góc, vị trí, vòng quay, tốc độ, gia tốc và khoảng cách. Nguồn cấp: 5VDC. Độ phân giải: 5000 xung/vòng đối với E50S8-5000 và 1024 xung/vòng đối với E50S8_1024.
Pha ngõ ra: 6 pha. Tần số đáp ứng max: 300KHz. Ngõ ra: line driver. Trở kháng cách li min: 100MOhm.
Cấu trúc bảo vệ: loại cáp, kiểu giắc cắm: IP50 (tiêu chuẩn IEC), loại giác căm: IP65 (tiêu chuẩn IEC). Kết nối: loại cáp, loại giắc cắm 250mm, loại giác cắm (phía sau, phía bên cạnh). Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của Encoder: Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index). Có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát-thu dành riêng cho lỗ nhỏ này như hình 2.
Đó là kênh I của encoder. Cữ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏ xuất hiện tại vị trí của cặp phát-thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên qua lỗ nhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến. Như thế kênh I xuất hiện một “xung” mỗi vòng quay của motor. Bên ngoài đĩa quay được chia thành các rãnh nhỏ và một cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này.
Đây là kênh A của encoder, hoạt động của kênh A cũng tương tự kênh I, điểm khác nhau là trong 8 1 vòng quay của motor, có N “xung” xuất hiện trên kênh A. N là số rãnh trên đĩa và được gọi là độ phân giải của encoder. Mỗi loại encoder có độ phân giải khác nhau, có khi trên mỗi đĩa chỉ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp đến hàng nghìn rãnh được chia. Để đo tốc độ động cơ và giá trị đo của góc quay, cần phải biết độ phân giải của encoder đang dùng.
Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển và cả phương pháp điều khiển. 6 Cấu tạo cơ bản của encoder. Kênh A và B lệch nhau 90o, giúp ta xác định chiều quay của encoder.4 BLH Heli Emax: Trong đồ án này, để điều khiển tốc độ động cơ, nhóm sử dụng bộ điều tốc BLH Heli Emax 40A. Nó có các đặc điểm cụ thể sau đây: Sử dụng điện tử đích thực các thành phần để đảm bảo chất lượng cao và tăng cường các hiện tại khả năng chịu đựng của ESC.
Dựa trên BLHeli firmware, tối ưu hóa cho hiệu suất cao với tuyến tính và nhanh hơn rất nhiều phản ứng tăng tốc. Đặc biệt thiết kế cho multirotors, tuyệt vời và tương thích với tuyến tính và nhanh hơn rất nhiều phản ứng tăng tốc. Bảo vệ nhiều đặc trưng bao gồm Low-điện áp vut-off bảo vệ/over-nhiệt bảo vệ/throttle mất tín hiệu bảo vệ. Cung cấp điện riêng cho MCU và BEC, tăng cường khả năng loại bỏ nhiễu sóng từ của ESC.
Tất cả các thông số có thể được lập trình thông qua sử dụng một chương trình thẻ hoặc một máy phát, bao gồm thiết lập mặc định.000 rpm cho 2 cực, 70.000 rpm cho 6 cực, 35. 7 Cấu tạo các chân kết nối BLH Heli Emax. Cấu tạo: gồm năm dây: Dây 1 (màu đỏ): kết nối nguồn VCC= 24V. Dây 2 (màu đen): kết nối GND.
Dây 3 gồm 3 dây kết nối với vi điều khiể, 2 chân cấp nguồn và 1 chân kết nối với chân PWM của vi điều khiển. Dây 4,5,6 kết nối với động cơ 3 pha, dây 4 và 6 có thể đổi cho nhau nhằm múc đích đảo chiều động cơ.5 Động cơ Brushless DC (BLDC): Động cơ BLDC là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, thuộc nhóm động cơ xoay chiều đồng bộ, có phần cảm là nam châm vĩnh cửu. Nguyên lý hoạt động của motor brushless. Động cơ có phần quay là nam châm vĩnh cửu, phần đứng yên là cuộn dây tạo từ trường.
Nam châm điện là các cực của phần lõi, mỗi cực sẽ có từ trường là cực bắc hoặc nam. Khi cuộn dây có điện sẽ tạo ra từ trường quay tác động làm cho phần quay quay (phần quay được gắn cánh quạt). Ưu điểm Mật độ từ thông khe hở không khí lớn. 10 Tỷ lệ momen trên quán tính lớn (có thể tăng tốc nhanh).
Vận hành nhẹ nhàng, dao động momen nhỏ. Momen điều khiển được ở vị trí bằng không. Vận hành ở tốc độ cao. Hiệu suất cao.
Nhược điểm Không tự đổi chiều dòng diện như động cơ DC thông thường. Nam châm sắt từ dễ từ hóa nhưng khả năng tích từ không cao, dễ bị khử từ và đặc tính từ của nam châm bị giảm khi tăng nhiệt độ. 8 Động cơ và cánh quạt Tarot. Các thông số của động cơ Tarot dùng trong báo cáo này: Đường kính ngoài động cơ: 58.
Chiều cao động cơ: 32mm. Đường kính stator: 50mm. Đường kính trục: 4mm. Công suất tối đa: 700W.
Trọng lượng động cơ: 171gam. Điện áp làm việc 24VDC. Chiều dài cánh chọn :10 inch 11 2.6 Giao tiếp UART: UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. UART là một mạch tích hợp được dùng trong truyền thông nối tiếp (serial communication) qua port nối tiếp của máy tính hay thiết bị ngoại vi.