đồ án đo tốc độ theo nguyên lý không tiếp xúc

Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Khoa: Điện tử
Bộ môn :Cơ điện tử

ĐỒ ÁN
HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ
Giáo viên hướng dẫn : VŨ ĐỨC VƯƠNG
Sinh viên :

NGUYỄN VĂN BẢN
LƯỜNG VĂN NGHĨA

Lớp :

K48 CDT 01

Thái Nguyên,ngày tháng năm 2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

1


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

KHOA ĐIỆN TỬ
Bộ môn Cơ điện tử

ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ

Thiết kế:
Lớp:

K48 CDT 01

Hướng dẫn:
Đề tài

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
------------o0o------------

VŨ ĐỨC VƯƠNG

: Thiết kế và thi công hệ thống đo tốc dộ trục quay theo nguyên
lý không tiếp xúc.

Nhiệm vụ đồ án bao gồm:
Ngày giao đề:
Ngày hoàn thành:

/

/ 2016

/ 06 / 2016

Trưởng Bộ môn

Giáo viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

2


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Lời cảm ơn

Trong suốt thời gian tìm hiểu và thi công đồ án môn học, được sự giảng dạy,
hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ thầy Vũ Đức Vương cùng các thầy cô bộ môn
cơ điện tử học đã giúp chúng em hoàn thành đồ án các thống đo cơ điện
tử.Chúng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy Vũ Đức Vương cùng các
thầy bộ môn cơ điện tử đã truyền thụ cho chúng em những kiến thức rất bổ ích
không chỉ cần thiết cho đồ án mà còn cần thiết cho công việc sau này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

3


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Lời nói đầu

Trong sự phát triển của ngành kỹ thuật điện tử ngày nay, vi điều khiển
đang dần chiếm ưu thế về số lượng các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị dân
dụng cũng như chuyên dụng. Ngoài ra, vi điều khiển cũng được phổ biến trong
lĩnh vực đo lường điều khiển,…v..v…

Trên cơ sở những kiến thức đã được học. Chúng em quyết định chọn,
thiết kế và thi công đề tài: “ Thiết kế hệ thống đo tốc độ trục quay theo nguyên lý
không tiếp xúc” dùng vi điều khiển arduino uno để hiểu rõ hơn cũng như các ứng
dụng thực tiễn của nó trong tương lai.
Do kiến thức còn hạn hẹp và lần đầu thiết kế. Mặc dù đã cố gắng khắc
phục những khuyết điểm, nhưng chúng em không thể tránh khỏi sai sót và
nhiều hạn chế. Tập thể nhóm chúng em mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô
để chúng em khắc phục sai sót mắc phải trong đồ án tốt nghiệp sau này.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cám ơn thầy Vũ Đức Vương và các
thầy cô bộ môn cơ điện tử đã giúp chúng em thiết kế và hoàn thành đề tài .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

4


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ .......................... 6
1.1 Cấu tạo chung về hệ thống cơ điện tử ............................................................... 6
1.2 Vai trò và vị trí của hệ thống đo trong cơ điện tử ............................................. 7
1.3 Ứng dụng của hệ thống đo tốc độ của trục quay .............................................. 9
1.4 Kết luận ........................................................................................................... 10
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ TRỤC QUAY THEO
NGUYÊN LÝ KHÔNG TIẾP XÚC ........................................................................ 11
2.1 Nguyên lý đo tốc độ. ....................................................................................... 11
2.2 Thiết kế mạch điện tử...................................................................................... 11
2.2.1 xây dựng sơ đồ nguyên lý. ....................................................................... 11

2.2.2 Mạch vi xử lý Adruino ............................................................................. 12
2.2.3 Hiển thị LCD ........................................................................................... 13
2.2.4 Biến trở và một số các linh kiện khác .................................................... 13
2.3 Bảng tổng hợp linh kiện .................................................................................. 16
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG .......................................................... 18
3.1 Mô phỏng hệ thống đo tốc độ ........................................................................ 18
3.1.1 Giới thiệu về phần mềm proteus 7 .......................................................... 18
3.1.2 Giới thiệu về phần mềm arduiro ............................................................. 26
3.2 Thi công sản phẩm .......................................................................................... 31

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

5


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ
1.1 Cấu tạo chung về hệ thống cơ điện tử
Hệ thống Cơ điện tử : Tổng hợp sơ đồ nguyên lý sản phẩm Cơ điện tử nhằm thể
hiện được các mô đun cấu thành nên sản phẩm, thấy được sự tích hợp và ghép nối
giữa các thành phần này. Có thể biểu diễn sơ đồ này dưới dạng khối như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống Cơ điện tử
Trong đó ý nghĩa các khối được như sau:
- Phần công tác: là phần trực tiếp đưa ra các thao tác công nghệ.
- Đo lường: là modul kết nối đối tượng với bộ điều khiển, nó tạo tín hiệu phản
hồi làm đầu vào cho bộ điều khiển.
- Mô hình hóa: là modul tạo tín hiệu đặt cho bộ điều khiển.
- Bộ điều khiển: nhận tín hiệu từ modul đo lường, tính toán hiệu chỉnh và đưa

lệnh điều khiển nguồn động lực để có các thao tác chính xác.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

6


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Cơ cấu chấp hành (CCCH): là modul tạo nguồn động lực cho phần công tác, nó
nhận lệnh điều khiển trực tiếp từ bộ điều khiển.
- DSP: Khối xử lý tín hiệu số.
Qua sơ đồ trên ta có thể thấy, từ phần công tác (có thể là điện, hệ cơ học, máy
công cụ, tay máy,…) bằng cách xem xét cấu trúc và các mối quan hệ động lực học
nội tại của đối tượng ta thiết lập được phương trình toán mô tả hoạt động của đối
tượng, đó chính là mô đun Mô hình hóa. Từ đó phương trình này ta có thể xác định
được các yếu tố động lực học cần thiết để đối tượng thực hiện được đầu ra đúng ý
đồ công nghệ.Các thông số động lực học này sẽ được lưu trữ trong Bộ điều khiển
dưới dạng tín hiệu đặt phục vụ cho việc hiệu chỉnh hệ thống. Khi đối tượng hoạt
động, tín hiệu ra thường được giám sát bởi các Sensor, đó chính là Mô đun đo
lường được bố trí ở cuối hệ thống để thu thập được thông tin hoạt động của Phần
công tác, tín hiệu thu được thường ở dạng Analog nên cần phải mã hóa và xử lý
trước khi đưa vào Bộ điều khiển (Bộ điều khiển làm việc với Digital Signal). Quá
trình này được thực hiện nhờ Bộ DSP 1 (mô đun xử lý tín hiệu), có quá trình này có
thể gồm chuyển đổi AD, lọc, điều chế… Dưới sự tích hợp của các thành phần bao
gồm: Máy tính, mạch điện tử, Vi xử lý thì Bộ điều khiển tiến hành so sánh tín hiệu
thu được với tín hiệu đặt và tính toán để đưa ra hiệu chỉnh khi có sai lệch hoặc có
sự thay đổi tín hiệu đặt. Tín hiệu điều khiển được đưa ra bởi bộ điều khiển ở dạng
số (Digital) nên phải qua Bộ DSP2 để biến đổi DA đưa về dạng Analog để tác động
lên CCCH (cơ cấu chấp hành) để điều khiển nó cung cấp nguồn động lực giúp phần
công tác hoạt động đúng ý đồ công nghệ mong muốn.

1.2 Vai trò và vị trí của hệ thống đo trong cơ điện tử

Hình 1.2. Các phần tử cơ bản của một hệ thống đo trong cơ điện tử
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

7


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Cảm biến (sensor) cảm nhận những đại lượng điện và không điện, chuyển đổi
chúng trở thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín hiệu.
Gia công tín hiệu (signal conditioning) chuyển đổi các tín hiệu từ cảm biến thành
trạng thái phù hợp để hiển thị hoặc vào mô đun xử lý, thực xích điều khiển.
Hệ thống hiển thị (display system) là nơi tín hiệu ra từ bộ gia công tín hiệu được
thể hiện dưới dạng con số so với đơn vị đo (hiển thị số) hoặc dạng biểu đồ (hiển thị
tương tự).
Mô đun đo lường được bố trí ở cuối hệ thống để thu thập được thông tin hoạt
động của Phần công tác, hệ thống đo tạo ra sự kết nối và tương tác giữa phần công
tác và bộ điều khiển, từ hệ thống đo ta có tín hiệu phản hồi để làm đầu vào khởi tạo
bài toán hiệu chỉnh ở bộ điều khiển.
Tín hiệu thu được từ hệ thống đo thường ở dạng Analog nên cần phải mã hóa và
xử lý trước khi đưa vào Bộ điều khiển (Bộ điều khiển làm việc với Digital Signal).
Quá trình này được thực hiện nhờ Bộ DSP 1 (mô đun xử lý tín hiệu), các quá trình
này có thể gồm khuếch đại, chuyển đổi AD, lọc, điều chế, tách sóng…
- Khuếch đại: khi tín hiệu nhỏ thì cần khuếch đại, bản chất quá trình này là dùng
các mạch khuếch đại có thể làm tăng biên độ hoặc tần số của tín hiệu cho phù hợp.
- Chuyển đổi AD: chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, bản chất quá
trình này là mã hóa thông tin.
- Lọc: là quá trình ngăn không cho một số tín hiệu có tần số tạp đi qua, quá trình

này giúp loại bỏ các tín hiệu nhiễu từ bên ngoài tác động vào hệ thống.
- Điều chế: khi cần truyền dẫn không dây trong trường hợp trung tâm điều khiển
nằm cách xa phần công tác. Bản chất quá trình này là ghép tín hiệu cần xử lý có
biên độ nhỏ vào sóng mang cao tần để có đủ năng lượng truyền đi xa mà không làm
méo dạng tín hiệu.
Tách sóng: là quá trình thu hồi lại tín hiệu nguyên thủy từ tín hiệu điều chế.
=> Hệ thống đo là một bộ phận của hệ thống cơ điện tử và nó đóng vai trò vô
cùng quan trọng. Hệ thống đo như là đôi mắt của hệ thống cơ điện tử giúp hệ biết
được các thông số, tính chất của các giá trị như nhiệt độ, độ dịch chuyển, áp suất,
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

8


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

khoảng cách ….từ đó thì hệ thống cơ điện tử sẽ nhận được các thông số sau đó
phân tích và đưa ra các biện pháp để điều khiển giữ cho các thông số của của hệ
thống phù hợp với yêu cầu đưa ra.
Trong hệ thống cơ điện tử hệ thống đo nằm sau hệ thống được điều khiển và nằm
trước bộ điều khiển của hệ thống.
Hệ thống đo nằm sau bộ điêu khiển nhằm mục đích đo lường, cảm nhận các thông
số cần quan tâm của hệ thống cần đo, xử lý và biến đổi thành các đại lượng phù
hợp với yêu cầu đầu ra của hệ thống đo.
Hệ thống đo nằm sau hệ thống điều khiển vì sau khi nhận được các giá trị cần
quan tâm từ hệ thống được điều khiển thì hệ thống đo sẽ biến đổi, xử lý cho phù
hợp và chuyển các thông số nhận được sang bộ điều khiển để bộ điều khiển đưa ra
các biến pháp điều khiển các thông số cho phù hợp với yêu cầu đưa ra của hệ
thống.
1.3 Ứng dụng của hệ thống đo tốc độ của trục quay

Mạch đo tốc độ của động cơ được thiết kế như một mạch đếm tự động, có chức
năng hiển thị các giá trị vòng quay của trục động cơ trong một thời gian nhất định.
Để xác định tốc độ mà động cơ đang quay.
Có 3 phương pháp dùng để đo tốc độ của vòng quay khác nhau, tùy từng vào mục
đích sử dụng để có thể đo được tốc độ vòng quay động cơ chính xác nhất
1. 3.1 Phương pháp đo tiếp xúc
Đây là phương pháp củ nhất trong các phương pháp đo rpm. Tốc độ vòng quay của
vật cần đo sẽ được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này sẽ được
thiết bị phân tích và hiển thị. Phương pháp đo này vẫn được sử dụng thường xuyên
nhưng chủ yếu dùng cho những vật có vận tốc quay thấp từ 20 rpm đến 20.000
rpm. Sự bất lợi của phương pháp đo này là tốc độ quay của tải phụ thuộc rất nhiều
vào lực tiếp xúc. Ngoài ra, phương pháp đo này không thể đo cho những vật có
kích thước nhỏ. Nếu như tốc độ vòng quay quá lớn cảm biến sẽ bị trượt ra ngoài.
1.3.2 Phương pháp đo không tiếp xúc (đo bằng phản quang)
Tốc độ vòng quay sẽ được đo bằng cách đo thời gian của chùm tia phản xạ tại vật
cần đo. Thiết bị sẽ phát ra 1 chùm tia hồng ngoại, chùm tia ánh sáng này sẽ bị phản
xạ lại tại vật cần đo bởi tấm phản quang được dán trên vật cần đo. Chú ý rằng
khoảng cách lớn nhất giữa tấm phản quang và thiết bị đo không vượt quá 350 mm).
Phương pháp đo này sẽ cao cấp hơn phương pháp đo tiếp xúc. Tuy nhiên, không
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

9


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

phải lúc nào ta cũng có thể dán được tấm phản quang lên trên vật cần đo.
Dải đo: 20 rpm đến 100.000 rpm
1.3.3 Phương pháp đo sử dụng tần số chớp
Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắt người quan

sát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật. Phương pháp đo
này có những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo khác là:
Phương pháp đo có thể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ở những nơi ta
không chạm đến được. Không cần thiết phải dán tấm phản quang lên vật cần đo. Ví
dụ như ta không cần thiết phải dừng lại quy trình sản xuất.
Dải đo: 30 rpm đến 20.000 rpm.
Ngoài ra, phương pháp đo này không chỉ đo được rpm mà nó còn có thể đo rung và
theo dõi chuyển động ví dụ như: các màng rung, màng loa.
1.4 Kết luận

Chọn phương án 2 : Phương pháp đo không tiếp xúc dùng led hồng ngoại. Bởi một
số đặc điểm sau:
- Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể đó.
- Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao.
- Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.
- Cấu trúc của cảm biến khá đơn giản, giá thành rẻ…

Hình 1.3: Hình ảnh cảm biến khi thi công
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

10


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ TRỤC QUAY THEO NGUYÊN
LÝ KHÔNG TIẾP XÚC
2.1 Nguyên lý đo tốc độ.
Tốc độ vòng quay sẽ được đo bằng cách đo thời gian của chùm tia phản xạ tại vật
cần đo. Thiết bị sẽ phát ra 1 chùm tia hồng ngoại, chùm tia ánh sáng này sẽ bị phản

xạ lại tại vật cần đo bởi tấm phản quang được dán trên vật cần đo. Chú ý rằng
khoảng cách lớn nhất giữa tấm phản quang và thiết bị đo không vượt quá 350 mm).
Dải đo : từ 20 rpm đến 100000 rpm.(vòng trên phút)

Hình 2.1 : hình ảnh cảm biến hồng ngoại
2.2 Thiết kế mạch điện tử
2.2.1 xây dựng sơ đồ nguyên lý.

Bộ phát
sóng

Mạch vi
xử lý
Adruino

LCD

Bộ thu sóng

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí thiết kế hệ thống đo tốc độ trục quay
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

11


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

2.2.2 Mạch vi xử lý Adruino
Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với
nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch

nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel
32-bit.
Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào
analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.
Thông số mạnh xử lý :
Xung nhịp: 16MHz
EEPROM: 1KB (ATmega328) và 4KB (ATmega2560)
SRAM: 2KB (Atmega328) và 8KB (Atmega2560)
Flash: 32KB (Atmega328) và 256KB (Atmega2560)

Hình 2.3 : Hình ảnh về mạch vi xử lý Adruino

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

12


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

2.2.3 Hiển thị LCD
Thiết bị hiển thị LCD ( Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các
ứng dụng của vi điều khiển. LCD có nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác:
Nó có khả năng hiển thị ký tự đa dạng, trực quan (chữ, số và ký tự đồ họa), dễ dàng
đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài
guyên hệ thống và giá thành rẻ…Ở đây ta dùng LCD 16x2 để hiển thị.

Hình 2.4 : Hình ảnh của LCD 16x2
2.2.4 Biến trở và một số các linh kiện khác
- Biến trở là điện trở có thể thay đổi được trị số được sử dụng để thay đổi cường độ
dòng điện trong mạch .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

13


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Hình 2.5 : Hình ảnh biến trở
- IC 74HC595 : chức năng của IC là để tiết kiệm số chân VDK tối đa (3 chân) .
Có thể mở rộng số chân vi điều khiển bao nhiêu tùy thích mà k ic nào có thể làm dc
bằng việc mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các ic với nhau .

Hình 2.6 : Hình ảnh IC74HC595

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

14


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Sơ đồ chân của nó như sau:

Hình 2.7: Hình ảnh sơ đồ chân của IC 74HC595
Giải thích ý nghĩa hoạt động của một số chân quan trọng:
(input)
- Chân 14 : đầu vào dữ liệu nối tiếp . Tại 1 thời điểm xung clock chỉ đưa vào được
1 bit
(output)

QA=>QH : trên các chân (15,1,2,3,4,5,6,7)
Xuất dữ liệu khi chân chân 13 tích cực ở mức thấp và có một xung tích cực ở sườn
âm tại chân chốt 12
(output-enable)
- Chân 13 : Chân cho phép tích cực ở mức thấp (0) .Khi ở mức cao, tất cả các đầu
ra của 74595 trở về trạng thái cao trở, không có đầu ra nào được cho phép.
(SQH)
- Chân 9: Chân dữ liệu nối tiếp . Nếu dùng nhiều 74595 mắc nối tiếp nhau thì chân
này đưa vào đầu vào của con tiếp theo khi đã dịch đủ 8bit.
(Shift clock)
- Chân 11: Chân vào xung clock . Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương(từ 0
lên 1) thì 1bit được dịch vào ic.
(Latch clock)
- Chân 12 : xung clock chốt dữ liệu . Khi có 1 xung clock tích cực ở sườn dương thì
cho phép xuất dữ liệu trên các chân output . lưu ý có thể xuất dữ liệu bất kỳ lúc nào
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

15


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

bạn muốn ,ví dụ đầu vào chân 14 dc 2 bit khi có xung clock ở chân 12 thì dữ liệu sẽ
ra ở chân Qa và Qb (chú ý chiều dịch dữ liệu từ Qa=>Qh)
(Reset)
- Chân 10: khi chân này ở mức thấp(mức 0) thì dữ liệu sẽ bị xóa trên chip)
2.3 Bảng tổng hợp linh kiện

Hình 2.8: sơ đồ nguyên lý hệ thống đo tốc độ trục quay
STT Tên linh

kiện
1
Arduino
UNO

Ký Kiệu

Thông
số

Đơn Số
Vị
lượng
1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

16

Ghi
chú


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

2

Cảm biến
hồng ngoại

2(1 led
thu ,1 led
phát)

3

Điện trở

4

Led đơn

2

5

IC
74HC595

1

6

Biến trở

7

LCD 16x2

270Ω

33k

10kΩ

Ω

Ω

5
5

2

1

Bảng 1: Bảng tổng hợp linh kiện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

17


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
3.1 Mô phỏng hệ thống đo tốc độ

3.1.1 Giới thiệu về phần mềm proteus 7
Trong lĩnh vực khoa học công nghệ ngày càng phát triển không ngừng ngành tin
học nói chung đã có mặt hầu như trong tất cả các ngành nghề từ đơn giản đến phức

tạp . Công nghệ tin học đã giúp ích không nhỏ vào công việc giảng dạy và mang lại
nhiều kết quả không nhỏ. Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là
chương trình tạo và chạy các mạch điện ,các mạch có vi xử lý và mô phỏng quá
trình làm việc của mạch nguyên lý, giúp cho người học điện tử hình dung trực quan
hơn vào thực tế của các linh kiện điện tử. Phần mềm Proteus VSM được viết bởi
công ty Labcenter Electronics . Proteus đã được sử dụng khá rộng rãi trên 35 quốc
gia . Proteus đã tự khẳng định thế mạnh của nó về mô phỏng các mạch nguyên lý
sát với thực tế, trên 12 năm càng ngày nó càng được hoàn thiện và phát triển mạnh
.Protesu cung cấp cho người sử dụng hầu như toàn bộ các linh kiện điện tử để
người dùng có thể tạo ra được các mạch nguyên lý và sau cùng là chạy thử và so
sánh với kết quả thực tế .Chính vì Proteus có thể tạo và chạy được các mạch đơn
giản cũng như các mạch phức tạp nên có thể dùng nó trong giảng dạy, trong các
phòng thí nhiệm điện tử cũng như trong thực hành vi xử lý … Phần mềm Proteus
chạy trong môi trường Window 32 bit , yêu cầu của nó về phần cứng cũng đơn giản
CPU 300MHz trở lên.
Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử
bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều
khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho
phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in.
Khởi động chương trình :
Start > All Program > Proteus 7 Professional

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

18


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Hình 3.1: Khởi động chương trình proteus

- Cửa sổ chương trình sau khi khởi động:

Hình 3.1: Hình ảnh giao diện làm việc trên proteus
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

19


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

-Cửa sổ chương trình làm việc:

Hình 3.2: cửa sổ làm việc
- Các thao tác cơ bản :
+ Sử dụng thanh công cụ chuẩn:

Hình 3.3: Hình ảnh thanh công cụ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

20


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Các thao tác trên thanh công cụ chuẩn cũng có thể thực hiện thông qua menu
File và menu Edit.
+ Sử dụng thanh linh kiện:

Hình 3.4: Hình ảnh thanh linh kiện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

21


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Để đưa linh kiện vào vùng thiết kế, ta thực hiên chọn linh kiện rồi nhấn chuột trái
trên vùng làm việc. Để thực hiện chọn linh kiện, ta thực hiện nhấn chuột phải trên
linh kiện, nó sẽ chuyển sang màu đỏ cho biết trạng thái đang chọn.
Sau khi đã chọn linh kiện, ta có thể di chuyển linh kiện bằng cách thực hiện thao
tác drag-and-drop (nhấn chuột trái và giữ rồi di chuyển chuột đến vị trí kế).
Để xoá linh kiện, ta chọn linh kiện rồi nhấn chuột phải làn nữa để xoá.
™+ Thêm linh kiện mới: Nếu linh kiện không tồn tại trong thanh linh kiện, ta phải
thực hiện thêm mới từ các thư viện có sẵn bằng cách chọn menu Library > Pick hay
nhấn P.

Hình 3.5: Hình ảnh thao tác lấy linh kiện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

22


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Cửa sổ lấy linh kiện:

Hình 3.6: Hình ảnh cửa sổ lấy linh kiện
Ví dụ như để tìm linh kiện điện trở: - Gõ Resistor trong vùng Keywords. - Chọn
Category là Resistors. - Chọn Sub-category là Generic.

Nối dây: - Chuyển con trỏ chuột đến vị trí cần nối dây, trên con trỏ chuột sẽ xuất
hiện dấu X
- Di chuyển chuột và nhấn chuột trái khi cần thiết xác định vị trí dây dẫn, Khi kéo
thì nhấn chuột trái để nối dây.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

23


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Hình 3.7: Hình ảnh nối dây
-Tiến trình thực hiện :
+Mô phỏng Khối vi xử lý và hiển thị :

Hình 3.8: Hình ảnh khối hiển thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

24


Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử

Mô phỏng khối cảm biến :

Hình 3.9: Hình ảnh khối cảm biến
Sơ đồ mô phỏng hoàn thiện

Hình 3.10: hình ảnh mô phỏng trên proteus
\
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

25