Comanda Unui Motor de Curent Alternativ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Comanda unui motor de curent alternativ

„Învățătura este o comoară care își urmează stăpânul pretutindeni.”

Proverb popular

DECLARAȚIE DE ORIGINALITATE

[anonimizat] Stefan, student la specializarea Electronica Aplicata din cadrul Facultății de Automatică, Calculatoare și Electronică a Universității din Craiova, certific prin prezenta că am luat la cunoștință de cele prezentate mai jos și că îmi asum, în acest context, originalitatea proiectului meu de licență:

cu titlul Comanda unui motor de curent alternativ

coordonată de Prof. dr. Ing. Cerbulescu Catalin,

prezentată în sesiunea Iulie 2014.

La elaborarea proiectului de licență, se consideră plagiat una dintre următoarele acțiuni:

reproducerea exactă a cuvintelor unui alt autor, dintr-o altă lucrare, în limba română sau prin traducere dintr-o altă limbă, dacă se omit ghilimele și referința precisă,

redarea cu alte cuvinte, reformularea prin cuvinte proprii sau rezumarea ideilor din alte lucrări, dacă nu se indică sursa bibliografică,

prezentarea unor date experimentale obținute sau a unor aplicații realizate de alți autori fără menționarea corectă a acestor surse,

însușirea totală sau parțială a unei lucrări în care regulile de mai sus sunt respectate, dar care are alt autor.

Pentru evitarea acestor situații neplăcute se recomandă:

plasarea între ghilimele a citatelor directe și indicarea referinței într-o listă corespunzătoare la sfărșitul lucrării,

indicarea în text a reformulării unei idei, opinii sau teorii și corespunzător în lista de referințe a sursei originale de la care s-a făcut preluarea,

precizarea sursei de la care s-au preluat date experimentale, descrieri tehnice, figuri, imagini, statistici, tabele et caetera,

precizarea referințelor poate fi omisă dacă se folosesc informații sau teorii arhicunoscute, a căror paternitate este unanim cunoscută și acceptată.

Data, Semnătura candidatului,

PROIECTUL DE DIPLOMĂ

REFERATUL CONDUCĂTORULUI ȘTIINȚIFIC

În urma analizei lucrării candidatului au fost constatate următoarele:

În concluzie, se propune:

Data, Semnătura conducătorului științific,

REZUMATUL PROIECTULUI

Proiectul a îmbinat atât cunoștințe de electronica, cât și de programare.

Termenii cheie: [autorul va enumera aici cuvintele cheie ale lucrării].

CUPRINSUL

1 Introducere

2 Cuprinsul lucrarii

2.1 Notiuni generale

2.1.1 motorul de curent alternativ

2.1.2 triacul

2.1.3 variatorul de tensiune alternativa

2.5 Formulele matematice

2.6 Ilustrațiile

2.6.1 Figurile

2.6.2 Tabelele

2.6.3 Legenda (unei figuri/tabele)

3 Termeni de utilizare

3.1 Autorii

3.2 Licența de utilizare

4 Concluzii

5 Bibliografie

6 Referințe web

A. Codul sursă

B. Site-ul web al proiectului

C. CD / DVD

Index

LISTA FIGURILOR

Figura 1. Componente motor ………………………………………………………………………………………………….. 2

Figura 2. Clasificare motoare sincrone ………………………………………………………………………………….. 2

Figura 3. Motor Blender 7020 ………………………………………………………………………………………………… 3

Figura 4. Cablaj placa achizitie ………………………………………………………………………………………………. 4

Figura 5. Locatie piese placa achizitie …………………………………………………………………………………… 4

Figura 6. Schema electronica comanda motor c.a…………………………………………………………………. 5

Figura 7. Circuit de detectie al treceri prin zero…………………………………………………………………….. 6

Figura 8. Circuit de control al fazei ………………………………………………………………………………………… 7

Figura 9. Graf forme de unda ……………………………………………………………………………….. 9

Figura 10. Strucutura interna a unui triac si schema echivalenta a unui triac ………………. 11

Figura 11. Simbol triac si caracteristica curent-tensiune …………………………………………… 12

Figura 12. Moduri posibile de functionare a triacului ……………………………………………….. 13

Figura 13. Schema electrica a unui etaj de comanda cu triac alimentat direct de la retea .. 14

Figura 14. Comanda digitala a unui triac cu optotriac ………………………………………………. 14

Figura 15. Model Simulink al comenzii in faza ……………………………………………………….. 15

Figura 16. Impulsuri de amorsare ………………………………………………………………………….. 15

Figura 17. Forma tensiunii pe sarcina …………………………………………………………………….. 16

Figura 18. Tensiunea pe triac(linia gri) si curentul prin unul din tiristoare(linia neagra) .. 16

Figura 19. Amorsarea cu intarziere a triacului …………………………………………………………. 17

Figura 20. Varianta schema de detectare a trecerii prin zero si simulare SPICE …………… 18

Figura 21. Simbolul (a) si structura semiconductoare (b) a tiristoarelor ………………………. 19

Figura 22. Caracteristica curent-tensiune a tiristorului ……………………………………………… 19

Figura 23. Caracteristica curent-tensiune a tiristorului ……………………………………………… 19

Figura 24. Capsusele de tiristoare ………………………………………………………………………….. 19

Figura 25. Deducerea schemei echivalente a tiristorului …………………………………………… 20

Figura 26. MOC3011M ………………………………………………………………………………………… 21

Figura 27. Schema MOC3011M ……………………………………………………………………………. 21

Figura 28. AT89C51 Microcontroler ……………………………………………………………………… 26

Figura 29. Configuratie Pin AT89C51 ……………………………………………………………………. 28

Figura 30. Diagrama bloc (AT89C51) ……………………………………………………………………. 30

Figura 31. Oscilator Connetions …………………………………………………………………………….. 32

Figura 32. External clock drive configuration ………………………………………………………….. 32

LISTA TABELELOR

Tabelul 1. Functi butoane ………………………………………………………………………………………… 10

Tabelul 2. Parametrii MOC301x/MOC302x ………………………………………………………………. 22

Tabelul 3. Caracteristi Electrici MOC301X/MOC302X ………………………………………………. 23

Tabelul 4. Caracteristi de transfer MOC301X/MOC302X ……………………………………………. 23

Tabelul 5. Date de referinta BT138 ……………………………………………………………………………. 24

Tabelul 6. Numerotare pini BT138 ……………………………………………………………………………………. 24

Tabelul 7. Configuratie pini(1) simbol(2) BT138 ………………………………………………………… 24

Tabelul 8. Valori Limita BT138 ………………………………………………………………………………… 25

Tabelul 9. Thermal Resistence BT138 ……………………………………………………………………….. 25

Tabelul 10. Caracteristi Statice BT138 ………………………………………………………………………. 25

Tabelul 11. Caracteristi Dinamice BT138 ………………………………………………………………….. 26

Tabelul 12. Tabel Port 3 Features ……………………………………………………………………………… 31

Tabelul 13. AT89C51 A.C Caracteristici ……………………………………………………………………. 33

Introducere

Comanda unui motor de curent alternativ, o metoda aleasa de mine pentru a modifica turatia motorul este prin schimbarea unghiului de deschidere al unui triac cu ajutorul microcontroller-ului AT89C51.

Un circuit de detectie al treceri prin 0 este folosit pentru a intrerupere microcontroller-ul AT89C51 dupa fiecare 10ms.Dupa primirea unei intreruperi AT89C51va activa triacul dupa o intarziere de la 1 la 9ms.Acesta va taia din curentul alimentat catre motor si viteza motorul se va reduce.

Circuitul principal este o combinatie dintre 2 circuite si anume:

1 Circuitul de detectie al treceri prin zero

2 Circuitul de control pentru unghiul de deschidere

Cuprinsul lucrarii

Notiuni generale

1.1.1 Motorul de curent alternativ

Motorul este un dispozitiv electromecanic ce transforma energia electrica in energie mecanica.

Motorul de curent alternativ funtioneaza alimentat cu energie de la surse de curent alternativ.Acesta functioneaza pe baza principiului campului magnetic invartitor, principiu identificat de Nikola Tesla in 1882.

Elementele constructive:

Motorul este construit din doua parti componente indiferent de tipul acestuia si anume :

stator si rotor.

Statorul – este partea fixa a motorului(carcasa,bornele de alimentare, infasurarea statorica si armatura feromagnetica statorica).

Rotorul – partea mobila a motorului format dintr-un ax si o armatura rotorica ce sustine infasurarea rotorica.

Componente motor

Motoarele de curent alternativ se clasifica in :

-motoare sincrone

-motoare asincrone

Viteza unui motor de curent alternativ depinde de doi factori si anume, numarul de poli si frecventa aplicata.Viteza motorul de curent alternativ depinde si de designul motorului.Viteza sincrona este determinata de frecventa de intrare a curentului alternativ si numarul de poli din stator.Cu cat este mai mare numarul de poli cu atat este mai lenta viteza sincrona.Cu cat frecventa aplicata este mai mare, cu atat viteza sincrona este mai rapida.

Clasificare motoare sincrone

Clasificare motoare asincrone

Viteza motorului sincron se calculeaza dupa formula,

AC MOTOR SPEED, RMP=120xFrecventa/Numarul de poli

Motorul folosit de mine in acest proiect este un motor sincron cu urmatoarele specificatii:

BLENDER MOTOR 7020

Tensiunea: AC 230V

Frecventa: 50/60 HZ

Puterea: 250 WATT

Amperi: 1A

Rotatii pe minut: 13000 RPM

Blender Motor 7020

Elemente specifice ale motorului sincron:

Circuitul magnetic statoric

Carcasa

Poli inductori

Butucul armaturii rotorice

Infasurarea indusa

Carcasa

Scuturile, etc

Aplicatii ale motorul

Foarte multe aplicatii din domeniul microcontrollerelor au sarcina actionarii unor motoare.De exemplu aplicatiile auto-motoare de la geamurile electrice, motoarele indicatoarelor de bord etc.Aplicatii din domeniul echipamentelor periferice – imprimanta, hard disk etc, sau aplicatii industriale- actionari de vane, robinete etc.

Descrierea proiectului

Cablaj placa(Sistem de achizitie)

Cablaj placa achizitie

Locatie piese placa achizitie

Driagrama Bloc

Placa achizitie varianta finala

Lista componentelor electronice necesare realizarii placi:

C1 1u condensator polarizat

C2 1000u condensator polarizat

C3 1u condensator polarizat

C4

C5

B1 punte redresoare

D1 1N4004 dioda

D2 1N4004 dioda

D3 1N4004 dioda

D4 1N4004 dioda

D5 1N4004 dioda

DZ1 LB10 LED

LM7805 Stabilizator de tensiune

AT89C51 Microcontroller

MOC3021C1 1u condensator polarizat

C2 1000u condensator polarizat

C3 1u condensator polarizat

C4

C5

B1 punte redresoare

D1 1N4004 dioda

D2 1N4004 dioda

D3 1N4004 dioda

D4 1N4004 dioda

D5 1N4004 dioda

DZ1 LB10 LED

LM7805 Stabilizator de tensiune

AT89C51 Microcontroller

MOC3021 Optotriac

BT138 Triac

R1 220 Rezistenta

R2 10k Rezistenta

R3 10k Rezistenta

R4 10k Rezistenta

R5 10k Rezistenta

R6 10k Rezistenta

R7 10k Rezistenta

R8 220k Rezistenta

R9 1k Rezistenta

R10 220k Rezistenta

R11 220k Rezistenta

T1 2N3904 Tranzistor

T2 2N3909 Tranzistor

Prezentare schema

Schema electronica de comanda motor c.a

Circuitul principal este o combinatie dintre 2 subcircuite si anume:

1 Circuitul de detectie al treceri prin zero

2 Circuitul de control al fazei

1 Circuitul de detectie al treceri prin zero

Conexiuni

Circuitul de detectie al treceri prin zero

Dupa cum este in prezentat figura, in punctele TP1B si TP1A este conectat un transformator de 2x9V(400mA) care transforma tensiunea de 230v AC in 9v AC care este transmisa puntii redresoare.Dioda D2 impreuna cu tranzistorul T1 si T2 plus rezistentele aferente acestora formeaza circuitul de detectie a trecerii prin zero.Alimentarea pentru microcontroller este alcatuita dintr-un circuit integrat de stabilizare a tensiunii(IC7805T).

Aceeasi iesire este filtrata prin C1 si este data stabilizatorului de tensiune IC7805.Iesirea stabilizatorului IC7805 este reglata la 5v curent continuu si este transmisa ca fiind tensiune de amplificare pentru ambii tranzistori Q1 si Q2(aceeasi tensiune de 5v alimenteaza si sectiunea principala).

Ambii tranzistori sunt conectati in configuratie de intrerupator.

Ultima iesire "C" este transmisa sectiunii principale.

2 Circuitul de control pentru unghiul de deschidere

Conexiuni

Circuitul de control al unghiului de deschidere

Dupa cum este prezentat in figura, microcontrollerul AT89C51 impreuna cu optotriacul M0C3021 (pentru declansarea triacului) si display-ul de tip bar cu anod comun(pentru indicarea unghiului) sunt folosite pentru a schimba unghiul de deschidere a triacului.

Semnalul "C" de la trecerea prin zero a circuitului detector este direct trimis pinului 12(INT0) care este intrerupere externa 0 pentru pinul (P3.2).Toti pinii portului P1 sunt conectati cu catodul bargraph-ului de leduri si anodul comun este conectat la 5 volti prin rezistenta de 220ohm.

Doua leduri din bargraph-ul de leduri sunt conectate in P3.7 respectiv P3.6.Sunt folositi pentru a detecta starea motorului si trecerea prin 0 a circuitului detector.Daca ledul care este conectat cu pinul P3.7 se aprinde, inseamna ca circuitul de detectiei a trecerii prin zero functioneaza ok.Ledul care este conectat cu P3.6 arata starea puterii motorului.

Daca led1 este aprins inseamna ca este alimentat cu energie electrica si stabilizatorul functioneaza in parametri optimi, daca led1 este stins inseamna ca nu este alimentat cu energie electrica sau stabilizatorul nu functioneaza.

P0.0 este conectat la intrarea optotriacului MOC3021.Iesirea optocuplorului MOC3021 este conectata la poarta triacului. Triacul este conectat in bucla cu motorul si tensiunea de 230v.

Trei butoane sw1, sw2 si sw3 sunt conectate la pinii P1.0, P1.1 si P1.2.Pinul P3.3(intrerupere externa in 1) este conectat cu toate trei butoanele prin diodele D1 D2 si D3. Un cristal de 12MHz impreuna cu 2 condensatoare de 33pf sunt conectate la intrarile pinilor cristalului’’.

Condensatorul C2 impreuna cu rezistenta R6 realizeaza resetarea circuitului.

Pentru a intelege mai bine operatiile, ne ajutam de formele de unda.

Graf forme de unda

Dupa cum este prezentat in figura, prima forma de unda este maxim redresata si alimenteaza baza Q1

Oricand tensiunea cade sub 0.7V Q1 este intrerupt.

Acesta va produce un puls pozitiv foarte mic la 'B' dupa cum este prezentat in cea de-a doua forma de unda.

Asa cum acest puls pozitiv este alimentat la Q2 care este din nou conectat in configuratie de intrerupator, va produce un pulse negativ la 'C' de aceeasi dimensiune ca cel pozitiv.Prezentat in forma de unda nr 3.

Asa cum iesirea pulsului negativ este transmisa sa intrerupa pin-ul microcontrolerului.Va genera intreruperi de fiecare data.

Dupa ce v-a primi intreruperea microcontrolerul va porni timer-ul 0.Timerul 0 este folosit pentru a genera o interziere dupa ce intarzierea la pinul P.0.0 este mica.Acesta este folosit pentru a declansa triacul.

Depinde de timpul de intarziere dintre intreruperi si pulse in pinul P.0.0,triacul va pornii mai tarziu sau mai devreme.

Dupa cum este prezentat in figura, sunt 2 forme de unda diferite, una de 4 ms intarziere si cea de-a doua de 8ms intarziere.

In primul caz pentru cele 4 ms intarziere, iesirea pozitiva a semnalului de curent alternativ este de 60% din intrare, asa ca doar 60% din curentul electric este livrat (liniile punctate arata parti ale undei care au fost taiate).

Pentru cel de-al doilea caz, intarzierea de 8 ms a semnalului de iesirea este 20 % din intrare, deci doar 20% din curentul electric este livrat catre motor.

In circuit sunt prezenta 3 butoane SW1, SW2, SW3.

Functii butoane

Variatia unghiului de faza este afisata bargraph-ul de leduri. Daca unghiul este mai mare, mai putin curent este livrat catre motor si turatia motorul scade(minus un led din bargraph-ul de leduri).Daca unghiul este scazut, curentul care este livrat o sa fie mai mare,motorul se tureaza(plus 1 led aprins pe bargraph-ul de leduri)

Diodele D1, D2 si D3 sunt conectate in asa maniera ca atunci cand oricare dintre cele trei butoane este apasat, va genera o intrerupere externa in 1.

Cand SW1 este apasat va declasa triacul.Dupa fiecare 10 ms o intrerupere externa este generata si va da start.Apasand din nou SW1 va inchide triacul,nu se vor mai genera pulsuri in P0.0 si intregul circuit este inchis.

Cand apasam butonul Sw2 va mari intarzierea cu 1ms (unghiul de deschidere va fi de 18 grade).Deci deschiderea traicului este intarziata cu 1 ms si intregul curent care este livrat va scadea cu 10%.Intarzierea maxima este de 9 ms (ungiul maxim fiind de 162 grade).Bargraph-ul de leduri scade, minus 1 led aprins.

In aceeasi maniera atunci cand este apasat butonul Sw3 intarzierea va fi cu 1 ms (unghiul de deschidere va fi de 18 grade) si curentul livrat va creste cu 10 %. Minimul intarzierilor este 0 si inseamna un ciclu pozitiv maxim care este aplicat.Bargraph-ul de leduri creste plus1 led aprins.

Bargraph-ul de leduri arata varianta unghiului de faza.Mai multe leduri aprinse inseamna ca unghiul este mic si motorul primeste curent mai mult, adica turatie.

Mai putine leduri aprinse inseamna ca unghiul de faza este mai mare si motorul primeste curent electric mai putin, adica turatia scade.

Comanda triacului

Triacul este o dioda bidirectionala, o componenta semiconductoare care inlocuieste doua tiristoare montate in antifaza, in aceeasi pastila semiconductoare si care este prevazuta cu o singura poarta( notata G) si cu doua borne pentru curentul principal A1 si A2.

Strucutura interna a unui triac si schema echivalenta a unui triac

Structura interna a unui triac este prezentata in figura 1, iar schema echivalenta a acestuia in figura 2.

Triacul poate fi adus in stare de conductie printr-un semnal pe poarta care poate fi pozitiv sau negativ fata de A1 sau A2.

Fata de tiristoare, triacul prezinta avantajul ca poate fi trecut in stare de conductie, atat in semiperioada pozitiva, cat si in semiperioada negativa a curentului alternativ.

Modul de reprezentare a triacului in scheme

Simbol triac si caracteristica curent-tensiune

Cand terminarul A2 este pozitiv in raport cu A1, amorseaza tiristorul T1; cand terminalul A2 devine negativ si terminalul A1 joaca rol de anod, intra in conductie tiristorul T2, care amorseaza atunci cand poarta este negativa in raport cu A1,(daca potentialul portii G este pozitiv in raport cu cel al terminalului A).

Caracteristica curent-tensiune a triacului are forma din figura 4 . Ca si in cazul tiristoarelor, comanda pe poarta triacului se efectueaza prin tensiunea continuua, alternativa sau impulsuri.

In absenta semnalului de poarta IG=0 se defineste o tensiune de blocare, UBR; aceasta tensiune trebuie sa fie mai mare decat amplitudinea tensiunii alternative aplicate intre cei doi anozi A1 si A2 ai triacului, pentru a putea exista un control prin poarta asupra triacului.

Ca si in cazul tiristoarelor, comanda pe poarta triacului se efectueaza prin tensiune continuua, alternativa sau impulsuri.

Din caracteristica curent-tensiune a triacului rezulta ca, pe masura ce creste curentul aplicat pe poarta, triacul poate bascula la tensiuni din ce in ce mai mici. Triacul este blocat in ambele sensuri atat timp cat IG=0 si tensiunea aplicata intre A1 si A2 nu depaseste UBR.

Datorita structurii mai complexe a triacului, functia de comanda a portii se exercita in 4 moduri distincte, in limbajul tehnic numite”functionarea in patru cadrane”.

Moduri posibile de functionare a triacului

Ca si tiristoarele, triacul amorseaza la depasiera unei tensiuni anodice, dar pentru ambele polaritati ale acestuia.Aceasta proprietate ii asigura o autoprotectie interna fata de tensiuniile tranzitorii care pot aparea in circuitul in care se gaseseste: la aparitia supratensiunilor, triacul amorseaza de la sine in loc sa strapunga .

Daca aceasta amorsare este necontrolata, atunci ea poate fi nedorita pentru sarcina si trebuie luate masuri pentru eliminarea supratensiunilor pe triac care pot produce amorsarea lui.

Comanda digitala a triacului

Cel mai simplu mod de utilizare este prin alimentarea directa la retea

Schema electrica a unui etaj de comanda cu triac alimentat direct de la retea

Tensiunea retelei este redresata monoalternanta si filtrata.Alternanta pozitiva este aplicata diodei zener si alimenteaza partea digitala.Curentul de alimentare poate fi marit prin modificarea valorii rezistorului serie dar, in schema de mai sus curentul nu poate fi prea mare deoarece creste disipatia pe rezistenta serie.

Pentru variante mai complexe se recomanda separarea galvanica a circuitului digital de comanda de triac, deci de partae de retea.Izolarea poate fi realizata prin transformator, optocuplor sau optotriac.Una dintre cele mai bune solutii ar fi folosirea unui optotriac care asigura un curent de amorsare cu acelasi sens cu cel principal, deci o comanda optima a triacului.O schema de comanda a unui triac cu optotriacul MOC302x este data in figura de mai jos.

Comanda digitala a unui triac cu optotriac

Curentul principal prin optotriac se obtine prin divizarea curentului principal prin triac, deci curentul de amorsare pentru triac are acelasi sens cu cel principal.Optotriacul este conceput ca etajul de iesire sa poata fi folosit la 230v(tensiunea maxima 400v).

Comanda in faza

Pentru demonstrarea functionarii triacului am realizat un model Simulink prezent in figura de mai jos

Model Simulink al comenzii in faza

Triacul este modelat cu 2 tiristori in paralel.Impulsurile de comanda de amorsare au fost generate cu un generator de impulsuri si arata ca in graficul 1.

Figura 2 Impulsuri de amorsare

Figura 2 Forma tensiunii pe sarcina

Pana triacul este blocat tensiunea pe sarcina este zero, ceea ce micsoreaza valoarea efectiva a tensiunii, figura 2.Cu cat unghiul de aprindere este mai mare cu atat valorea efectiva a tensiunii este mai mica.Curentul pe unul din tiristoarele care compun triacul si tensiunea pe triac sunt reprezentate in figura 3.

Figura 3 Tensiunea pe triac(linia gri) si curentul prin unul din tiristoare(linia neagra)

Pe triac curentul are si alternanta negativa.Simularea a fost realizata in cazul unei sarcini rezistive.

Detectarea trecerii tensiunii prin zero.

Pentru comanda in faza este nevoie ca microcontrollerul sa fie informat printr-o intreupere la trecerea tensiunii retelei prin zero.Problemele care apar in acest ca sunt ca detectarea trecerii prin zero se face cu o anumita intarziere si dupa detectarea trecerii prin zero microcontrollerul executa o rutina generala a unui impuls de amorsare.Pentru determinarea intarzierii admisibile se poate calcula valoarea efectiva a tensiunii in cazul unui unghi de amorsare a triacului de π/4 prezentat in figura cu relatia:

Efectuand calculele rezulta o valoare efectiva de 209,73V, ceea ce este destul de acceptabil.

Amorsarea cu intarziere a triacului

Aceasta intarziere permite o eroare maxima teoretica de detectare a trecerii prin zero de 25% sau rularea unui numar de instructiuni in perioada de 2.5ms, adica sute de instructiuni.De exemplu, la un microcontroller RISC care executa mai multe instructiuni intr-un singur tact, cu tact de 1MHz, se pot executa o mie de instructiuni intr-o ms. Pentru a asigura o valoare efectiva cat mai mare intarzierea detectarii trecerii prin zero trebuie sa fie cat mai mica.

Detectarea trecerii prin zero poate fi realizata prin mai multe metode:

Masurarea tensiunii retelei cu un canal de conversie A/D, tensiunea retelei fiind preluata de redresare si fara separare galvanica;

Acelasi mod de preluare dar cu separare galvanica cu transformator sau optica.

Preluarea tensiunii cu blocul comparator anologic al microcontrollerului cu sau fara separare galvanica.

Varianta schema de detectare a trecerii prin zero si simulare SPICE

In figura de mai sus este prezentata o varianta prin folosirea comparatorului analogic(ATMEL RISC,Atmega8, Atmega16 etc).Comparatorul analogic compara valorile de intrare de pe pinul pozitiv (AIN0) cu valorile de pe pinul negativ AIN1.Cand tensiunea de pe pinul (AIN0) este mai mare decat tensiunea de pe pinul negativ AIN1, bitul ACO al comparatorului este setat.Iesirea comparatorului poate fi setata astfel incat sa declanseze functia”Input Capture” a unui timer, astfel se poate genera intarzierea necesara inainte de generarea impulsului de amorsare a triacului.In plus comparatorul poate declasa o intrerupere.Utilizatorul poate declasa intreruperi pe frontul crescator sau descrescator.

Optotriacul MOC3021M

Date tehnice MOC3021M

MOC3021M

Schema MOC3021M

Serile MOC301x si MOC302x sunt dispozitive izolate optic.Acestea contin o dioda cu GaAs infrarosu si un comutator bilateral, care functioneaza ca un triac. Ele sunt concepute pentru a comunica intre controlul electronic si triace de putere pentru a controla puteri resistive si inductive pentru operati de 115VAC.

Caracteristici

Excelent IFT, stabilitate IR dioda care emite cu degradare scazuta

Izolatie tensiune mare – minimum 5300VAC RMS

Blocare tensiune de varf:

250v-MOC301x

Aplicati in care este folosit:

Control industrial

Lumini trafic

Intrerupator static curent alternativ

Controlul motorului

Solenoid/Control valve

Automate

Parametrii MOC301x/MOC302x

Caracteristi Electrici MOC301X/MOC302X

Caracteristi de transfer MOC301X/MOC302X

TRIACUL BT138

Date tehnice BT138

Aplicatii in care este folosit:

Controlul motorului.

Iluminat industrial.

Incalzire si comutare statica.

Date de referinta BT138

Numerotare pini BT138

Configuratie pini(1) simbol(2) BT138

Valori Limita BT138

Thermal Resistence BT138

Caracteristi Statice BT138

Caracteristi Dinamice BT138

Stabilizator de tensiune LM7805

Date tehnice

Caracteristi LM7805 :

Curentul de iesire pana la 1A

Tensiune de iesire: 5,6,8,9,10,12,15,18,24V

Protectie supraincalzire

Protectie Circuit

Tranzistor de iesire protectie zona de operare

LM7805

LM7805 Pin diagram

Diagrama bloc LM7805

LM7805 Caracteristici

Caracteristici electrice LM7805

Parametrii curent continuu

Microcontrolerul AT89C51

Un microcontroler, numit uneori și uC sau MCU, este un mic calculator într-un singur circuit integrat conținând un nucleu de procesor, memorie și intrări/ieșiri programabile. Sunt create pentru aplicații de sisteme integrate, spre deosebire, de microprocesoare care sunt folosite în PC-uri și alte aplicații de uz general.

Microcontrolerele sunt utilizate în controlul automat al instalațiilor și/sau proceselor, ca de exemplu: sistemul de control al motorului automobilelor, în aparatura medicală, comandă la distanță și alte sisteme integrate.

AT89C51 Microcontroler

AT98C51 este un microcontroler CMOS 8-biti de inalta performanta cu o memorie flash de 4k bytes programabila si stearsa doar citind memoria PEROM .Dispozitivul este realizat prin utilizarea tehnologiei Atmel de inalta densitate de memorie nevolatila si este compatibil cu standardul MCS-51 de instructiuni si pinout.

Flash permite memoria program să fie reprogramat în sistem sau de către un convențional
nevolatilă programator de memorie.

Prin combinarea un versatil de 8-bit CPU cu flash pe un cip monolit, Atmel AT89C51 este un microcomputer puternic, care oferă o soluție extrem de flexibilă și rentabilă pentru multe aplicații de control embedded.

Caracteristi

Principalele caracteristi ale acestuia sunt :

Compatibil cu MCS-51

4k bytes memorie Flash reprogramabila

Durabilitate 1000 scrieri/stergeri cicluri

Operatiune complet static: 0 Hz la 24 Hz

Trei nivele de inchidere memorie program

128 x 8 bit memorie RAM interna

Ofera 32 de linii I/O programabile

Doua numaratoare/temporizatoare de 16 biti

Sase surse de intrerupere

Canale seriale programabile

Configuratie Pin AT89C51

In cei 40 pini ai AT89C51, sunt 4 porturi denumite ca fiind P1, P2, P3 si P0.Toate aceste porturi sunt de 8-biti bi-directionali porturi si pot fi folositi atat ca porturi de iesire cat si porturi de intrare.Exceptand portul P0 care are nevoie de pull-up extern, restul porturilor au pull-up intern.

Cand 1s este scris piniilor porturilor, acestia pot fi folositi ca intrari. Aceste porturi sunt, de asemenea, de biți adresabile și astfel biți lor pot fi accesati individual.

Portul P0 și P2 sunt, de asemenea, folosite pentru a oferi adrese mari si adrese mici, respectiv, atunci când sunt conectati memorie externă.

Portul 3 are pini multiplexati pentru functii speciale cum ar fi, comunicatiile seriale, intreruperile hardware, operatiile citire/scriere din memoria externa etc.

AT89C51 are intergrat un UART pentru comunicatiile seriale. Poate fi programat pentru diferite rate de transfer.Inclusiv două temporizatoare și întreruperi hardware, acesta are un total de șase întreruperi.

Diagrama bloc (AT89C51)

Descrierea pinilor

VCC

tensiune de alimentare

GND

masa

Port 0

Portul 0 este un 8-bit open-drain bi-directional I/O port.Fiind un port de iesire, fiecare pin poate alimenta 8 TTL intrari.Cand 1s este scris la pinii portului 0, pinii pot fi folositi ca intrari de inalta impedanta.

Port 1

Portul 1 este un 8-bit bi-directional I/O port cu pullups interne.Iesirea portului 1 poate alimenta 4 TTL intrari.Port 1 primește adresa bytes de ordin inferior în timpul programari flash si verificari.

Port 2

Portul 1 este un 8-bit bi-directional I/O port cu pullups interne.Iesirea portului 2 poate alimenta 4 TTL intrari. Port 2 primește, de asemenea, adrese biti de ordin superior și unele semnale de control în timpul de programare Flash și verificare.

Port 3

Portul 1 este un 8-bit bi-directional I/O port cu pullups interne.Iesirea portului 3 poate alimenta 4 TTL intrari.

Portul 3 are diferite functii cu caracteristi speciale prezentate in tabelul de mai jos

Tabel Port 3 Features

Port 3 primește, de asemenea, unele semnale de control pentru programare Flash
și verificare.

RST

Resetare intrari

ALE/PROG

Adress Latch Enable

In operati normale ALE este emis cu o rata constanta de 1/6 frecventa oscilatorului si poate fi folosit pentru sincronizare sau alte scopuri.

PSEN

Program Store Enable este modul de citire a memoriei externe programabile.

EA/VPP

External Acces Enable.Ea trebuie sa fie legat de GND pentru a active dispozitivul sa preia codul de la locatiile memoriei programului extern incepand de la 0000H up to FFFFH.

EA ar trebui legat de Vcc pentru executii interne a programului.

XTAL1 XTAL2

Intrarea și ieșirea amplificatorului inversor al generatorului de tact.

Caracteristici oscilator

XTAL1 si XTAL2 sunt intrarile si iesirile, respective, ale unui invertor amplificat care pot fi configurate pentru folosirea unui oscilator intergrat dupa cum este prezentat in figura.Se poate folosi fie un quart, un cristal sau un rezonator ceramic.Pentru a conduce dispozitivul de la o sursa cu ceas externa, XTAL2 trebuie sa fie neconectat in timp ce XTAL1 este condus ca in figura.

Oscilator Connetions

C1, C2= 30 pF ±10 pF pentrut Cristal

=40pF ± 10 pF pentru rezonatorul ceramic

External clock drive configuration

AT89C51 A.C Caracteristi

În condiții de operare, capacitate de incarcare la portul 0, ALE / PROG, și PSEN = 100 pF; capacitatea de incarcare pentru toate celalalte iesiri = 80 pF.

AT89C51 A.C Caracteristici

Realizare programator microcontroller AT89C51

Specificatii:

Dimensiuni: 76mm x 180 mm(3’’ x 7’’)

Alimentare: 14-18V DC sau 12-16V AC

Interfata: RS-232, 9 pin-D connector

Viteza de transfer: 57600 bps, 8 biti, 1 stop

Format: Intel 8-bit HEX

Suport microcontroller: 40 pin DIP – 0.6’’ & 20 pin DIP 0.3’’ ZIF

Software: windows 95, 98, Me, 2000, NT, XP

Lista Microcontrollere compatibile

Schema Programmer AT89C51

Schema electronica programmer AT89C51

Layout placa achizitie programmer AT89C51

Rezultatul final

Lista componentelor electronice necesare realizarii programerului:

C1 10u condensator polarizat

C2 100u condensator polarizat

C3 1n condensator polarizat

C4 100n condensator polarizat

C5 30p condensator polarizat

C6 30p condensator polarizat

D1 LED3MM Led

D2 LED3MM Led

74HCT541n Octal buffer and Live driver, 3- State

Lm7085 Stabilizator de tensiune

AT89C51 Microcontroller

POWER Pin HEADER

Q1 4Mhz Cristal

R1 4.7 k Rezistenta

R2 4.7 k Rezistenta

R3 4.7 k Rezistenta

R4 4.7 k Rezistenta

R5 680 Rezistenta

R6 1k Rezistenta

R7 100 Rezistenta

R8 100 Rezistenta

R9 100 Rezistenta

R10 100 Rezistenta

R11 100 Rezistenta

R12 3.3k Rezistenta

R13 1k Rezistenta

R14 680 Rezistenta

T1 2N3906 PNP Tranzistor

Microcontroller AT89C51

C code

#include<reg51.h>

#define bargraph P2

sbit led1 = P3^7;

sbit led2 = P3^6;

sbit s1 = P1^0;

sbit s2 = P1^1;

sbit s3 = P1^2;

sbit pulse = P0^0;

/*code unsigned char timer_l[10]={0x38,0x3c,0x69,0x81,0x99,0xb1,0xc9,0xe1,0x94,0x11};

code unsigned char timer_h[10]={0xfc,0xf6,0xf4,0xf0,0xec,0xe8,0xe4,0xe0,0xdf,0xd9};*/

code unsigned char timer_l[10]={0x38,0x3c,0x69,0x81,0x78,0xb1,0xc9,0xe1,0x94,0x11};

code unsigned char timer_h[10]={0xfc,0xf6,0xf4,0xf0,0xec,0xe8,0xe4,0xe0,0xdf,0xd9};

code unsigned char fonts[10]={0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00};

unsigned char speed;

bit on=0;

void delay_ms (unsigned int);

void decangle(void) //decrease delay by 1ms

{

if(speed>0)

{

speed–; // decrease delay

if(speed!=8)

bargraph=fonts[speed];

}

}

void incangle(void) // increase delay by 1 ms

{

if(speed<9)

{

speed++;

bargraph=fonts[speed];

}

}

void tx (unsigned char x)

{

SBUF=x;

while(TI==0);

TI=0;

}

void int0(void) interrupt 0 // external interrupt 0 subroutine

{

led1=~led1; // led is on

if(on==1)

{

if(speed==0)

{

pulse=1; // oFF the triace permenately

return;

}

else if(speed==9)

{

pulse=0; // on the triace permenately

return;

}

else

{

pulse=1;

TL0 = timer_l[9-speed];

TH0 = timer_h[9-speed];

TR0 = 1;

}

}

else

pulse=1;

}

void timer0 (void) interrupt 1

{

TR0=0;

pulse=0;

}

void int1(void) interrupt 2 // external interrupt 1 subroutine

{

if(s1==0) // for first key

on=~on; // increase counter

else if(s2==0) // for second key

incangle(); // increase phase angle decrease power

else if(s3==0) // for third key

decangle(); // decrease phase angle increase power

delay_ms(300);

}

void uart(void)

{

SCON = 0x50;

TH1 = 0xF3;

TL1 = 0xF3;

TR1 = 1;

}

void init(void)

{

TMOD=0x21; // initialize timer0 as 16 bit timer , timer1 as 16 bit counter

IT0=IT1=1; // making edge trigger

bargraph=0xFF; // making all leds off

EX0=EX1=ET0=1; // enable interupts of timer0 abd external interrupt 0 & 1

EA=1;

}

void delay_ms (unsigned int count)

{

unsigned int i;

while(count) {

i = 115;

while(i>0) i–;

count–;

}

}

void send(unsigned char *str) // sending a whole string to port

{

while(*str)

{

tx(*str++);

delay_ms(2);

}

}

void main(void)

{

unsigned char a;

init();

uart();

while(1) // continuous loop

{

if(on==0)

led2=1;

else

led2=0;

if(RI==1)

{

a=SBUF;

RI=0;

switch(a)

{

case 'A':

speed=0;

send("Motor is off\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'B':

speed=1;

send("Level 1\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'C':

speed=2;

send("Level 2\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'D':

speed=3;

send("Level 3\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'E':

speed=4;

send("Level 4\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'F':

speed=5;

send("Level 5\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'G':

speed=6;

send("Level 6\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'H':

speed=7;

send("Level 7\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'I':

speed=8;

send("Level 8\r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

case 'J':

speed=9;

send("Full \r\n");

bargraph=fonts[speed];

break;

default:

on=~on;

if(on==0)

send("Power is disabled\r\n");

else

send("Power is enabled\r\n");

break;

}

}

}

}

Concluzii

Prin realizarea acestui proiect am incercat sa pun in practica cat mai mult cunostiintele pe care le-am dobandit pe parcursul celor 4 ani de facultate.

Cea mai mare provocare inca de la inceput a fost realizarea fizica a cablajelor.

Bibliografie

Bibliografia va fi ordonată alfabetic dupa eticheta fiecărei element (de ex. DOOM05 în lista de mai jos este o etichetă). Etichetele materialelor consultate vor fi formatate folosind:

primele litere ale primului autor urmate de cele două cifre semnificative ale anului apariției materialului, sau

dintr-un acronim popular al lucrării respective, urmat din nou de cele două cifre semnificative ale anului apariției.

[DOOM05] – Dicționarul ortografic, ortoepic și morfologic al limbii române, Editura Univers Enciclopedic, București, 2005 Referințe web

Recomandăm și aici respectarea regulilor enunțate pentru secțiunea 5.

[Alm08] – Pedro de Almeida, Patrik Fuhrer, Documentation Guidelines for Diploma and Master Thesis, Universitatea din Fribourg, Elveția, 2008, disponibil on-line la adresa http://diuf.unifr.ch/drupal/softeng/teaching/guidelines

[Olt07] – Th. Olteanu, C. Albu, Ghid pentru redactarea lucrării de diplomă sau a disertației de masterat, Universitatea Română de Arte și Științe „Gheorghe Cristea”, 2007, disponibil via web la adresa http://www.ugc.ro/tpl/GHID REDACTARE DIPLOMA LICENTA.pdf

Codul sursă

În această anexă se adaugă codul sursă al aplicației…Index

B

Bibliografie 9

C

CUPRINSUL xi

D

Dimensiuni 3

F

Figuri 4

Formulele matematice 4

I

Ilustrațiile 4

L

Legenda 6

LISTA FIGURILOR xii

LISTA TABELELOR xiii

R

Referințe web 10

S

Structura documentului 2

T

Tabele 5

Bibliografie

Bibliografia va fi ordonată alfabetic dupa eticheta fiecărei element (de ex. DOOM05 în lista de mai jos este o etichetă). Etichetele materialelor consultate vor fi formatate folosind:

primele litere ale primului autor urmate de cele două cifre semnificative ale anului apariției materialului, sau

dintr-un acronim popular al lucrării respective, urmat din nou de cele două cifre semnificative ale anului apariției.

[DOOM05] – Dicționarul ortografic, ortoepic și morfologic al limbii române, Editura Univers Enciclopedic, București, 2005 Referințe web

Recomandăm și aici respectarea regulilor enunțate pentru secțiunea 5.

[Alm08] – Pedro de Almeida, Patrik Fuhrer, Documentation Guidelines for Diploma and Master Thesis, Universitatea din Fribourg, Elveția, 2008, disponibil on-line la adresa http://diuf.unifr.ch/drupal/softeng/teaching/guidelines

[Olt07] – Th. Olteanu, C. Albu, Ghid pentru redactarea lucrării de diplomă sau a disertației de masterat, Universitatea Română de Arte și Științe „Gheorghe Cristea”, 2007, disponibil via web la adresa http://www.ugc.ro/tpl/GHID REDACTARE DIPLOMA LICENTA.pdf