Đồ án kĩ THUẬT VI điều KHIỂN điều khiển tốc độ động cơ quạt làm mát dựa vào tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ GVHD PHẠM QUỐC THÁI

Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

LỜI NÓI ĐẦU
Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử, mà đặc trưng là kỹ thuật vi
điều khiển đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của khoa học tính
toán, điều khiển và xử lí thông tin. Ngày nay vi điều khiển được ứng dụng rộng rãi
trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, đặc biệt là lĩnh vực tin học và tự động hóa.
Kỹ thuật vi điều khiển là một học phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư nói
chung, cũng như chuyên nghành cơ khí động lực nói riêng. Nhằm trang bị cho sinh viên
những kiến thức cơ bản về vi điều khiển làm nền tảng để phát triển rộng hơn sau này.
Đồ án vi điều khiển giúp cho sinh viên tổng hợp lại nhưng kiến thức đã được học trong
học phần lý thuyết. Để hoàn thành tốt đồ án này thì bắt buộc sinh viên phải nắm vững lý
thuyết và biết vận dụng vào trong thực tế, trong từng lĩnh vực cụ thể.
Làm mát động cơ trên ô tô là vấn để rất quan trọng vì liên quan trực tiếp đến vấn đề tiết
kiệm nhiên liệu, tuổi bền của động cơ…

Điều khiển tốc độ động cơ
quạt làm mát dựa vào tín hiệu
từ cảm biến nhiệt độ
Đề tài “

” là đề tài giúp sinh viên hiểu

được cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống quạt làm mát động cơ trên ô tô, cũng
như hiểu biết về các thiết bị điện, điện tử được sử dụng trong hệ thống mạch. Từ đó
giúp sinh viên có những kiến thức cần thiết về điều khiển tự động để làm việc sau này.
Trong suốt quá trình làm đồ án nhờ sự tận tình giúp đỡ của thầy và các bạn, nhóm
chúng em đã hoàn thành đồ án đúng tiến độ. Nhưng dù cố gắng rất nhiều thì trong quá
trình làm vẫn không thể tránh được những thiếu sót, nên mong thầy chỉ bảo để nhóm

chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5 năm 2011.
Nhóm Sinh Viên thực hiện.

Trần Thanh Phương.
Nguyễn Ngọc Sinh.
Nguyễn Quang Phúc.
Hứa Văn Duyên.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 1


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Lê Tấn Trường.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 2


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

MỤC LỤC

I. Khái quát chung về vi điều khiển................................................................................4
I.1. Khái niệm..................................................................................................................4
I.2. Lịch sử phát triền một số loại vi xử lý.......................................................................4
II. Khảo sát quy trình công nghệ sản phẩm thiết kế........................................................5
III. Khảo sát linh kiện dùng trong vi mạch.....................................................................5
III.1. Vi điều khiển AT89C51...........................................................................................5
III.2. Tụ điện..................................................................................................................12
III.3. Điện trở................................................................................................................14
III.4. Rơle......................................................................................................................15
III.5. ADC 0804.............................................................................................................17
III.6. Động cơ DC.........................................................................................................20
III.7. Cảm biến nhiệt điện trở........................................................................................21
III.8. Transistor NPN...................................................................................................23
III.9. Tụ thạch anh.........................................................................................................26
IV. Thiết kế vi mạch điều khiển......................................................................................26
V. Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển..........................................................27
V.1. Sơ đồ khối mạch.....................................................................................................27
V.2. Lưu đồ thuật toán...................................................................................................28
V.3. Chương trình điều khiển........................................................................................29

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 3


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

I.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Khái quát chung về vi điều khiển.
I.1.

Khái niệm.

Vi xử lý là vi mạch tích hợp cỡ lớn VLSI hàng ngàn, hàng triệu Transistor, có khả
năng:
Thực hiện các thao tác, các lệnh cất trong bộ nhớ => là mạch lập trình được.
Đọc và ghi với bộ nhớ ngoài thông qua các Bus.
Vi điều khiển là một mạch logic tổ hợp mật độ cao, có nhân gồm hai phần:
-

Vi xử lý

-

Rom để chứa chương trình chạy.

Ngoài ra trên chip còn có bộ xử lý số học –logic ALU cùng với các thanh ghi chức
năng,các cổng vào/ra, cơ chế điều khiển ngắt,truyền tin nối tiếp,các bộ định thời v.v...
Ngày nay ,các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực
kỹ thuật và đời sống xã hội.Đặc biệt là trong kỹ thuật tự động hóa và điều khiển từ xa.
I.2.

Lịch sử phát triền một số loại vi xử lý.

-

Năm 1971,hãng Intel đã cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên trên thế giới với tên gọi

là Intel-4004.

-

Sau đó các bộ vi xử lý mới liên tục được đưa ra thị trường , ngày càng được phát
triển và hoàn thiện hơn.

-

Năm 1972 ,hãng Intel đưa ra bộ vi xử lý 8 bit đầu tiên với tên gọi Intel-8008
nhưng chưa được ứng dụng nhiều.

-

Năm 1974, hãng Intel công bố bộ vi xử lý 8 bit 8080.

-

Năm 1975, Intel chế tạo bộ vi xử lý 8 bit 8085.

-

Năm 1978,Chip 8086.

-

Năm 1979,Chip 8088.

-

Năm 1983,Intel đưa ra bộ vi xử lý 16 bit 80286.

-

Năm 1985, Intel đưa ra bộ vi xử lý 32 bit 80386.

-

Năm 1989, xuất hiện bộ vi xử lý Intel 80486 là cải tiến của Intel 80386.

-

Năm 1993 , xuất hiện Intel 80586 còn gọi là Pentium 64 bit chứa 4 triệu
transistor.

-

Từ năm 1997 đến 2000 lần lượt là các dòng Pentium II, Pentium III, Pentium IV

-

Năm 2006, xuất hiện Intel Core 2 Duo

-

Năm 2010 ra đời dòng Intel Core i với công nghệ siêu phân luồng.

-

Năm 2011 ra đời dòng Intel ® Core ™ thế hệ thứ hai với tên mã Sandy Brigde

với công nghệ siêu phân luồng, siêu tiết kiệm điện năng.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 4


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

II.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Khảo sát quy trình công nghệ sản phẩm thiết kế.

Quy trình công nghệ thiết kế mạch điều khiển động cơ làm mát dựa vào tín hiệu của
cảm biến nhiệt độ gồm hai phần:
-

Viết chương trình nạp vào chip bẳng phần mềm 8051IDE.

-

Thiết kế mạch sơ đồ nguyên lý và tiến hành mô phỏng.

III.

Khảo sát linh kiện dùng trong vi mạch.

III.1.

Vi điều khiển AT89C51.

AT89C51 là một bộ vi xử lý 8 bit, loại CMOS. Có tốc độ cao và công suất thấp với bộ
nhớ Flash có thể lập trình được. Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi
mật độ cao của hang Atmel và tương thích với họ MCS-51 về chân ra và tập lệnh.
III.1.1.

Cấu trúc bên trong vi điều khiển.

Sơ đồ khối của AT89C51
AT89C51 có các đặc trưng cơ bản như sau: 4 Kbyte Flash, 128 byte RAM,, 32 đường
nhập xuất, hai bộ định thời/đếm 16 bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyên
nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch dao động và tạo xung clock trên chip
AT89C51 được thiết ké với logic tĩnh lượng được lựa chọn bằng phần mềm. Chế độ
SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 5


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phep RAM, các bộ định thời / đếm, port nối tiếp và
hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhưng
không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác
của chip cho đến khi có reset cứng tiếp theo.
III.1.2.

Sơ đồ chân của vi điều khiển.

Sơ đồ các chân ra của AT89C51
AT89C51 có tất cả 40 chân với các chức năng sau.
a. Chân nguồn
-

Vcc(40) cung cấp điện 5V.

-

Chân nối đất GND(20) 0V.

b. Các cổng vào/ra.
 P0(32-39): Port 0 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu
hình làm bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp trong khí truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài
và bộ nhớ chương trình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mã trong khí lập tình cho
Flah và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình.
 P1(1-8): Port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 1 cũng nhận byte địa
chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 6


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

 P2(21-28): Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte
cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và
trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 bit. Trong thời
gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8 bit, port 2 phát các nội
dung của thanh ghi chức năng đặc biêt P2. Port 2 cũng nhận các bit địa chỉ cao và vài
tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình Flash và kiểm tra chương trình.
 P3(10-17): Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 3 cũng cũng làm
các chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được liệt kê như sau.

Chân

Tên

Chức năng

P3.0

RxD

Ngõ vào port nối tiếp

P3.1

TxD

Ngõ ra port nối tiếp

P3.2

INT0

Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3

INT1

Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4

T0

Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1

P3.5

T1

Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1

P3.6

WR

Điều khiển ghi bộ dữ liệu ngoài

P3.7

RD

Điều khiển đọc bộ dữ liệu ngoài

Port 3 cũng nhận một vài tín hiệu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm tra
chương trình.
c. Chân truy xuất bộ nhớ ngoài: /EA(Chân 31):
Cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài.
Khi kết nối EA với Vcc(5V) AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội.
Ngược lại, khi kết nối EA với GND(0V) AT89C51 sẽ thực hiện chương trình từ ROM
ngoài.
Ngoài ra, chân EA còn được dung để nhận điện áp cho việc lập trình(Vpp) EPROM nội.
d. Chân cho phép bộ nhớ chương trình /PSEN( chân 29):
Cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng đối với các ứng dụng sử dụng ROM ngoài.
Thường được nối đến chân OE của ROM ngoài để đọc các byte mã lệnh.
e. Chân cho phép chốt địa chỉ ALE( Chân 30):
ALE/PROG cho phép tách các đường địa chỉ dữ liệu tại Port 0 và Port 2.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 7


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Khí truy xuất bộ nhớ ngoài. ALE thường nối với chân Clock của IC chốt.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip.
Ngoài ra, chân này còn được dùng để nhận ngõ vào xưng nạp chương trình cho ROM
nội.

f.

Các chân XTAL1 và XTAL2.

Ngõ vào và ngõ ra của bộ dao động, được nối với mach dao động bên ngoài. Thường
dùng mạch thạch anh tần số 12Mhz.

g. Chân Reset: RST( Chân 9):
Dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống.
Để thực hiện Reset cần phải giữ ngõ vào RST ở mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 8


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

III.1.3.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Tổ chức bộ nhớ của vi điều khiển.

Bộ nhớ của AT89C51 bao gồm: Bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài.

Bộ nhớ trong của AT89C51 bao gồm RAM và ROM.
RAM bao gồm các vùng nhớ.
Các bank thanh ghi( Từ 00h đến 1Fh).
Vùng có thể định địa chỉ hòa từng bit(20h-2Fh).

Vùng RAM đa mục đích(30h-7Fh).
Các thanh ghi chức năng đặc biệt(80h-0FFh).

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 9


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

 Tổ chức bộ nhớ dữ liệu.

a. Các bank thanh ghi.
Có 4 bank thanh ghi có địa chỉ từ 00h-1Fh.
Mỗi bank có 8 thanh ghi 8 bit R0-R8.

Việc lựa chọn bank thanh ghi được thực hiện thông qua thanh ghi PSW.
Các lệnh sử dụng bank thanh ghi sẽ có code ngắn hơn và tốc độ nhanh hơn các lệnh
tương đương.
Vùng RAM định địa chỉ từng bit. Gồm 16 byte có địa chỉ từ 20h-2Fh.
SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 10


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Vùng RAM đa mục đích: gồm 80 byte có địa chỉ từ 30h-7Fh. Vùng nhớ này, có thể truy
suất mỗi lần 8 bit bằng cách dùng chế độ địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp.
b. Các thanh ghi chức năng đặc biệt.
1. Thanh ghi tích lũy( A hay Acc)
Là thanh ghi quan trọng của vi điều khiển. Có chức năng lưu trữ dữ liệu khi this toán,.
Thanh ghi tích lũy có thể truy xuất từng bit thông qua địa chỉ E0h hay truy xuất từng bit
thông qua địa chỉ bit từ E0h đến E7h.
2. Thanh ghi B.
Dùng để cho các phép toàn nhân,, chia. Có thể dùng như một thanh ghi tạm chứa các
kết quả trung gian.
3. Thanh ghi con trỏ Stack(SP).
SP là một thanh ghi 8bit, có địa chỉ 81h. Được sử dụng để truy cập bộ nhớ ngăn xếp. SP
chứa địa chỉ của dữ liệu hiện đang ở đỉnh của ngăn xếp.
Ngăn xếp là một vùng bộ nhớ RAM được CPUsuwr dụng để lưu thông tin tạm thời.
Thông tin này có thể là dữ liệu có thể là địa chỉ.
4. Thanh ghi con trỏ dữ liệu(DPTR).
SP là một thanh ghi 16 bit, có địa chỉ 82h và 83h. Được sử dụng để truy xuất bộ nhớ
chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
5. Các thanh ghi định thời.
Dùng để định các khoảng thời gian hoặc đếm các sự kiện.
AT89C51 có 2 thanh ghi định thời 16bit.
Timer 0: TL0(8Ah) và TH0(8Ch).
Timer 1:TL1(8Bh) và TH1(8Dh).
Hoạt động của bộ định thời được thiết lâp bởi các thanh ghi:
TMOD: Thanh ghi chế độ định thời có địa chỉ 89h.
TCON: Thanh ghi có địa chi 88h, thanh ghi diền khiển định thời.
6. Các thanh ghi của Port nối tiếp.
Các thanh ghi Port nối tiếp dùng để truyển ghông với các thiết bị nối tiếp như: Moderm,
vi điều khiển…

Thanh ghi Port nối tiếp có 2 thanh ghi:
SBUF: Có địa chỉ 99h, dùng để lưu trữ dữ liệu đi và đọc dữ liệu truyển về.
SCON: Có địa chỉ 98h, có chức nằng điều khiển truyển thông nối tiếp.
Thanh ghi ngắt>
Dùng để điều khiển, thiết lập các chế độ khi lập trình.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 11


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

7. Thanh ghi ngắt có hai thanh ghi:
IE: Thanh ghi cho phép có địa chỉ A8h.
IP: Thanh ghi ưu tiên ngat có địa chỉ B8h, có chức năng thiết lập các ngắt ưu tiên.
8. Thanh ghi điều khiển nguồn(PCON).
Có địa chỉ 87h, được định địa chỉ từng bit, dùng để diều khiển các chế dộ nguồn.
Chế dộ giảm nguồn.
Chế độ nghỉ.
9. Thanh ghi trạng thái chương trình(PSW).
Có địa chỉ D0h, chứa các bit trạng thái có chức năng.
Bit

Ký hiệu

Địa chỉ

Mô tả Bit

PSW.7

CY

D7h

Cờ nhớ

PSW.6

AC

D6h

Cờ nhớ phụ

PSW.5

F0

D5h

Cờ 0

PSW.4

RS0

D4h

Chọn bank thanh ghi (bit 1)

PSW.3

RS1

D3h

Chọn bank thanh ghi (bit 0)

PSW.2

OV

D2h

Cờ tràn

PSW.1

-

D1h

Dự trữ

PSW.0

P

D0h

Cờ kiểm tra chẳn lẻ

III.2.
III.2.1.

Tụ điện.
Cấu tạo.

Cấu tạo của tụ gồm hai phiến dẫn điện có dây dẫn ra. Ở giữa hai phiến là chất cách
điện (điện môi) , toàn bộ được đặt trong vỏ bảo vệ. Tụ có các loại khác nhau: tụ giấy ,
tụ nica , tụ gốm , tụ hóa …

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 12


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

III.2.2.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Những thông số cơ bản của tụ điện.

III.2.2.1. Điện dung của tụ điện.

Đại lượng đặt trưng cho khả năng chứa điện tích của tụ điện gọi là điện dung của tụ
điện.
Kí hiệu: C.
Đơn vị: Fara(F).
III.2.2.2. Dung kháng của tụ điện.
Dung kháng của tụ được là đại lượng được tính theo công thức: Xc = 1/2лfC
Trong đó: Xc là điện kháng của tụ (Ω)
f là tần số dòng điện xoay chiều qua tụ (Hz)
C là điện dung (F), л = 3,14
III.2.3.

Kí hiệu và phân loại.

III.2.3.1. Kí hiệu: C

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 13


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

III.2.3.2. Phân loại.
Tụ điện được chia thành 2 loại chính:
-

Loại không phân cực với nhiều dạng khác nhau.

-

Loại phân cực có cực tính xác định khi làm việc và có thể bị hỏng nếu nối ngược
cực.

III.3.
III.3.1.

Điện trở.
Định nghĩa.

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể
dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với
cường độ dòng điện đi qua nó:

Trong đó:
U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng Volt (V).
I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng Ampe (A).
R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm(Ω)
III.3.2.

Phân loại điện trở.

Điện trở có các loại cơ bản: Điện trở không phải dây quấn và điện trở dây quấn , điện
trở nhiệt …
III.3.2.1. Điện trở không phải dây quấn.
Điện trở thường làm bằng hỗn hợp than hoặc kim loại trộn với chất kết dính rồi đem
ép lại , vỏ được phủ lớp sơn than hay hỗn hợp kim loại trên một lõi sứ. Hai đầu có
dây ra.
III.3.2.2. Điện trở dây quấn.

Điện trở dây quấn có lõi bằng sứ và dây quấn là loại hợp kim có điện trở lớn
(nicron,mangnin…)hai đầu cũng có dây dẫn và bên ngoài thường được bọc bằng
một lớp nien ailicát để bảo vệ.
III.3.2.3. Điện trở nhiệt.
Có hai loại:
-

Hệ số nhiệt dương khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện trở tăng.

-

Hệ số nhiệt âm khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện trở giảm.

Các loại này thường dùng trong các mạch làm việc ổn định với nhiệt độ như mạch
khuếch đại công suất âm tầng.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 14


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

III.3.3.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Kí hiệu và ghi nhãn điện trở.

III.3.3.1. Kí hiệu. R

III.3.3.2. Ghi nhãn.
- Điện trở ghi bằng số:
Giá trị ghi bằng số , sai số đựơc ghi bằng % hoặc kí hiệu: M= 5% ; J =15% ; P =20%.
Ngoài ra các kí hiệu công suất , hãng sản xuất… có hoặc không được ghi.
Ví dụ:
-Điện trở ghi bằng vòng màu.
Qui ước giá trị các màu:

• Cách đọc: Đọc bắt đầu vòng màu sát chân điện trở ( không phải vòng màu nhũ).
III.4.
III.4.1.

Rơle.
Định nghĩa.

Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu
đầu vào đạt những giá trị xác định. Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện
điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 15


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

III.4.2.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Cấu tạo Rơle.

Rơ-le điện từ có các bộ phận chính là mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ.
Mạch từ được chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm có hai phần, phần tĩnh hình chữ và phần
động là tấm thép hình chữ U. Phần động nối liền.
III.4.3.

Phân loại.

Theo cuộn hút: cuộn hút 1 chiều, cuộn hút xoay chiều.
Theo dòng điện qua tiếp điểm: rơ-le 1 chiều, rơ-le xoay chiều.
Theo số lượng cặp tiếp điểm: 2 cặp tiếp điểm, 3 cặp tiếp điểm,…
Theo cấu trúc chân: chân tròn, đế dẹt.
Theo đế cắm rơ-le: đế tròn, đế vuông.
III.4.4.

Nguyên lý hoạt động.

Khi có dòng điện qua cuộn dây sẽ sinh ra lực hút điện từ hút tấm động về phía lõi.
Lực hút tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện và tỷ lệ nghịch với khoảng
cách khe hở mạch từ.
Khi dòng điện trong cuộn dây nhỏ hơn dòng tác động thì lực hút điện từ nhỏ hơn lực
kéo lò xo, tấm động đứng yên. Khi dòng điện trong cuộn dây lớn hơn dòng tác động thì
lực hút điện từ lớn hơn lực kéo lò xo, tấm động bị hut về phía làm cho khe hở mạch từ
nhỏ nhất, nghĩa là hút về phần tĩnh. Khi khe hở càng nhỏ, lực hút càng tang, tấm động
được hút dứt khoát về phía phần tĩnh và tiếp động được đóng vào tiếp điểm tĩnh.
Khi dòng điện trong cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ thắng lực hút điện từ. Lò xo kéo tấm
động ra khỏi phần tĩnh, khe hở mạch từ tang, lực điện từ giảm, lò xo kéo dứt khoát tấm
động về, tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 16


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

 Một số chú ý khi sử dụng rơle.
- Rơle chỉ hoạt động với điện áp 12V. Nếu bị sụt áp rơle sẽ hút rất yếu hoặc
không hút.
- Các tiếp điểm của rơle rất nhỏ cho nên tránh hoạt động với dòng lớn (~10A) để
không xảy ra phóng điện gây hàn dính các tiếp điểm lại làm hư rơle.
- Mỗi rơle có một đế đi theo. Dây nối trong rơle và đế thường rất nhỏ, khi mua
về chúng ta nên gỡ ra và thay bằng loại dây to, mềm, lõi nhiều sợi để rơle có thể
chịu được dòng cao hơn.
 Ứng dụng trong mạch điện.
Ta có thể ứng dụng Rơle để điều khiển dòng điện đi qua các điện trở để điều
khiển tốc độ quạt làm mát động cơ.
III.4.5.

III.5.
III.5.1.

Đặc tính vào ra của Rơ- le.

ADC 0804.
Định nghĩa ADC.

ADC (Analog to Digital Converter –Bộ chuyển đổi tương tự -số) chuyển các tín hiệu
điện tương tự thành tín hiệu số để đưa để đưa vào Vi điều khiển xử lí
III.5.2.

ADC 0804.

Chíp ADC 0804 là
bộ chuyển đổi tương
tự số thuộc họ
ADC800. Chíp có
điện áp nguồn +5V
và độ phân giải 8bit.
Ngoài độ phân giải
thì thời gian chuyển
đổi cũng là một
tham số quan trọng
khi đánh giá bộ
ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển
SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 17


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển
đổi phụ thuộc vào tần số được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110µs.

Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau:
-

CS (Chip select): Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức
thấp được sử dụng để kích hoạt Chip ADC0804. Để truy cập ADC0804
thì chân này phải ở mức thấp.

-

RD (Read): Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp. Các
bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một
thanh ghi trong. RD được sử dụng để có dữ liệu đã được chyển đổi tới
đầu ra của ADC0804.

Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống th ấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số
8 bit được đưa tới các chân dữ liệu (DB0 – DB7)
-

WR (Write): Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng
để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi
WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình
chuyển đổi giá trị đầu v ào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit. Khi việc
chuyển đổi ho àn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống thấp.

-

CLK IN và CLK R: CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ
ngo ài được sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên ADC0804 cũng có một
bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN
và CLK R (chân s ố 19) được nối với một tụ điện v à một điện trở (như

hình vẽ). Khi ấy tần số đ ược xác định bằng biểu thức:
f =

1
1,1RC

Với R=10 kW,C=150pF và tần số f=606 kHz và thời gian chuyển đổi là 110 µs.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 18


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

-

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

-

Ngắt INTR (Interupt): Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp. Bình
thường chân này ở trạng thái cao v à khi việc chuyển đổi ho àn tất thì
nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu chuyển đổi sẵn sàng để
lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung
cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra.

-

Vin (+) và Vin (-): Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự

vi sai, trong đó V in = Vin(+) ÷ Vin(-). Thông thường Vin(-) được nối tới
đất và Vin(+) được dùng làm đầu vào tưộng tự và sẽ được chuyển đổi
về dạng số.

Vcc: Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm
điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở.

- Vref/2: Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham
chiếu. Nếu chân n ày hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm
trong dải 0 - +5V. Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng m à đầu vào tương tự áp
đến V in khác với dải ( 0 ÷ +5)V. Chân Vref/2 được dùng để thực hiện
các điện áp đầu ra khác (0 ÷ + 5)V.

Bảng quan hệ điện áp V ref/2 với Vin
Vref/2
(V)

Vin (V) Kích thước bước
(mV)

Hở

0–5

5/256 = 19.53

2.0

0–4

4/256 = 15.62

1.5

0–3

3/256 = 11.71

1.28

0 – 2.56

2.56/256 = 10

1.0

0–2

2/256 = 7.81

0.5

0–1

1/256 = 3.90

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 19

Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

-

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

D0 - D7: D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra d ữ liệu số (D7 là bit cao
nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB). Các chân n ày được đệm ba trạngvà
dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 v à chân RD
đưa xu ống mức thấp. Để tính điện áp đầu ra ta tính theo công thức sau:
Dout =

III.6.
III.6.1.

Vin
kich thuoc buoc

Động cơ DC.
Định nghĩa:

Động cơ DC là là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.
III.6.2.

Cấu tạo:

+ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 20


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Các cuộn dây sẽ cung cấp từ trường cho lõi rôto bên trong và tuỳ theo chế độ làm việc
mà từ trường sẽ được cấp cho các cuộn dây khác nhau.
III.6.3.

Điều khiển tốc độ.

Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào
nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện. Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng
cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay
đổi được, dùng điện trở hoặc mạch điện tử... Chiều quay của động cơ có thể thay đổi
được bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không
thể được nếu thay đổi cả hai. Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ
đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều).
Điện áp tác dụng có thể thay đổi bằng cách xen vào mạch một điện trở nối tiếp hoặc sử
dụng một thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp bằng Thyristor, transistor
hoặc loại cổ điển hơn nữa bằng các đèn chỉnh lưu hồ quang Thủy ngân…..
III.7.
III.7.1.
-

Cảm biến nhiệt điện trở.
Định nghĩa.

Cảm biến nhiệt điện trở là điện trở mà điện trở vật dẫn thay đổi theo nhiệt độ.
R=ρ l

A
ρ = ρ o (1 + α T )

Trong đó:
l: chiều dài dây dẫn [m]
A: tiết diện dây dẫn [m2]
Ρ: điện trở suất [Ωm]
-

Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ gần như tuyến tính được biểu diễn theo
phương trình:
R = R 0 × 1 − a × ( T − T0 ) + b × ( T − T0 ) 

-

Ta có thể coi như đáp ứng này sẽ là tuyến tính trên một khoảng nhỏ nhiệt
độ,.Công thức này có thể được viết lại:
RT = R0 × ( 1 + α .∆T )

Trong đó:
a, b, α: hằng số phụ thuộc kim loại
RT: điện trở tại nhiệt độ cần đo T [°K]
R0: điện trở tại nhiệt độ To[°K]
-

Ảnh hưởng của sự tự đốt nóng:

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 21


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

δ=

PD R × I 2
=
∆T
∆T

Trong đó:
δ: hệ số tiêu tán công suất [mW/ °C]
PD: công suất tiêu tán [mW]
Độ nhạy S[Ω/ °C]:
S = α .R0

Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc điện trở của nhiệt điện trở của nhiệt điện trở vào nhiệt độ

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 22

Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

III.7.2.

III.8.
III.8.1.

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Cấu tạo.

Transistor NPN.
Định nghĩa.

Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị khuếch đại
hoặc một khóa điện tử. Transistorr là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở
SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 23


Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp ứng nhanh và chính
xác nên các transistorr được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch
đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động.Transistorr cũng
thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC),có thể tích hợp tới một tỷ transistorr trên
một diện tích nhỏ.

Cũng giống như diod, transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện. Khi ghép một
bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP transistor. Khi
ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta được một NPN
transistor.
Mỗi transistor đều có ba cực:
-

Cực gốc (base).

-

Cực góp (collector).

-

Cực phát (emitter).

Để phân biệt PNP hay NPN transistor ta căn cứ vào ký hiệu linh kiện dựa vào mũi tên
trên đầu phát. Nếu mũi tên hướng ra thì transistor là NPN, và nếu mũi tên hướng vào thì
transistor đó là PNP.

NPN Là một linh kiện điện tử cấu tạo từ nối ghép 1 Bán dẫn điện âm giửa hai Bán dẫn
điện dương. "N" ám chỉ negative nghĩa là "cực âm", "P" là positive nghĩa là "cực
dương".
Cấu tạo.

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 24

Đồ Án KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: PHẠM QUỐC THÁI

Transistor được sử dụng nhiều trong việc Khuếch Đại (Amplification), Công
Tắc(Switch), hay điện dẫn (buffer) trong Điện Tử hay làm cổng số (Logic gate) trong
Điện tử số
Để Transistor hoạt động hay dẫn điện cần phải có một điện thế kích hoạt. Lối mắc của
Transistor với Điện trở cho ra chức năng hoạt động của Transistor.
Transistor là linh kiện điện tử chủ động, tức là cần nguồn cung cấp năng lượng để hoạt
động, cụ thể, cần phải phân cực cho transistor để nó hoạt động. Tùy theo mục đích mà
transistor được mắc nối với mạch điện các kiểu khác nhau để thực hiện những chức
năng sau:
Khóa điện tử.
Truyền dẫn điện.
Bộ khuếch đại.
Vùng hoạt động.
Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biên (junction).
Điện thế này gọi là điện thế kích hoạt (bias voltage)
Mỗi vùng trong transistor hoạt động như một diod. Vì mỗi transistor có hai vùng và có
thể kích hoạt với một điện thế thuận hoặc nghịch. Có tất cả bốn cách thức (mode) hoạt
động cho cả hai PNP hay NPN transistor.

Cách thức hoạt động (Operating
Mode)

EBJ

CBJ

Phân cực nghịch Cut-Off

Nghịch
(Reverse)

Nghịch (Reverse)

Phân cực thuận nghịch Active

Thuận (Forward)

Nghịch (Reverse)

Phân cực thuận Saturation

Thuận (Forward

Thuận (Forward)

Phân cực nghịch thuận Reverse-Active

Nghịch
(Reverse)

Thuận (Forward)

Phân cực thuận nghịch (The Active mode) dùng cho việc khuếch đại điện thuận
Phân cực nghịch thuận (Reverse-Active) dùng cho việc khuếch đại điện nghịch
Vùng (The Cut-Off) and (Saturation) modes dùng như công tắc (switch) và biểu hiện

trạng thái 1,0 trong điện số

SVTH: Nhóm 9- Danh Sách 2

Trang 25