NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, Ngày… tháng 11 năm 2011
Giáo viên hướng dẫn:
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 5
3.4.2. Sơ đồ đi dây khối nguồn 31
3.4.3. Sơ đồ bố trí linh kiện khối nguồn 33
3.5 Khối điều khiển của mạch 34
3.5.1 Sơ đồ nguyên lý : 34
3.5.2 Nguyên lý hoạt động của mạch: 35
3. 5.3 Tính toán thông số điều khiển động cơ bước 36
3.5.4 Sơ đồ đi dây khối điều khiển 36
3.5.5 Sơ đồ bố trí linh kiện khối điều khiển 37
3.6 Tính chọn các linh kiện điện tử cho mạch điều khiển 38
3.6.1 Transistor H1061 39
3.6.2 IC đệm dòng 74HC245: 40
3.7 Tính chọn linh kiện điện tử cho mạch nguồn 40
KẾT LUẬN 41
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
3
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và
nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất lớn của ngành kĩ thuật
điện tử, kĩ thuật vi xử lý.
Với sự phát triển như vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử , Kĩ thuật vi
xử lý đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kỹ thuật khác và đã đáp ứng được
mọi nhu cầu của người dân. Sự ra đời của các vi mạch điều khiển với giá thành giảm
trường hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ
tính. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên ngoài bởi bộ điều khiển, và đặc biệt,
các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố
định nào cũng như là quay đến bất kỳ vị trí nào. Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển
động ở tần số âm thanh, cho phép chúng quay khá nhanh, và với một bộ điều khiển thích
hợp, chúng có thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở các vị trí bất kỳ.
Hình1.1:
Trong một vài ứng dụng, cần lựa chọn giữa động cơ servo và động cơ bước. Cả
hai loại động cơ này đều như nhau vì có thể xác định được vị trí chính xác, nhưng chúng
cũng khác nhau ở một số điểm. Servo motor đòi hỏi tín hiệu hồi tiếp analog. Đặc biệt,
điều này đòi hỏi một bộ tắc-cô để cung cấp tín hiệu hồi tiếp về vị trí của rotor, và một số
mạch phức tạp để điều khiển sự sai lệch giữa vị trí mong muốn và vì trí tức thời vì lúc đó
dòng qua động cơ sẽ dao động tắt dần.
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
6
S
B
S
C
A
N
N
D
N
O
S
Hướng
C
A
N
N
D
N
O
S
&'&'01,-2,-!. /
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước
nên có độ chính xác cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch
điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số
góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ
quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
&'&'3451,-!. /
Động cơ bước được chia làm hai loại, nam châm vĩnh cửu và từ biến trở ( cũng có
loại động cơ hỗn hợp, nhưng nó không khác biệt gì với động cơ nam châm châm vĩnh
cửu).Nếu mất đi nhãn động cơ, các bạn vẫn có thể phân biệt hai loại động cơ này bằng
các giác quan mà không cần cấp điện cho chúng, Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như
có
các
nấc
khi
bạn
dùng
xoay
tự
do
(mặc
dù
cảm thấy
chúng
cũng
có
những
nấc
nhẹ
bởi
sự
giảm
từ
ohm
kế.
Động
cơ
biến
từ
trở
thường
có
3
mấu,
với
một
dây
về
có
hoặc
không
có
nút
trung
tâm.
Nút
trung
tâm
được dùng
trong
động
cơ
nam
1.2
là
rotor
của
động
cơ
biến
từ
trở
quay
30
độ
mỗi
bước.
Rotor
quanh
hai cực
đối
diện.
Khi
cuộn
1
được
kích
điện,
răng
X
của
rotor
bị
hút
rotor
sẽ
quay
30
độ
theo chiều
kim
đồng
hồ
và
răng
Y
sẽ
hút
vào
cực
điện
liên
tục
luân
phiên
cho
3
cuộn.
Theo
logic
đặt
ra,
trong
bảng
dưới
đây
sẽ
quay
động
cơ
theo
chiều
kim đồng
hồ
24
bước
hoặc
2
vòng:
Cuộn
1
1001001001001001001001001
Cuộn
châm
vĩnh
cửu
và
động
cơ
hỗn
hợp,
với
5,
6
hoặc
8
dây
ra
thường
9
cuộn.
Khi
dùng,
các
đầu
nối
trung
tâm
thường
được
nối
vào
cực
dương nguồn
cấp,
từ trường
tạo
bởi
cuộn
đó.
Mấu
1
nằm
ở
cực
trên
và
dưới
của
stator,
còn
một
nam
châm
vĩnh
cửu
với
6
cực,
3
Nam
và
3
Bắc, xếp
xen
kẽ
trên
nhiều
cực
đối
xứng
hơn. Động
cơ
30
độ
mỗi
bước
trong
hình
là
một
trong
những
có
bước
15
độ
và
7.5
độ
là
khá lớn.
Người
ta
cũng
đã
tạo
ra
được
hỗn
hợp
mỗi
bước
nhỏ
nhất
có
thể
đạt
được
là
3.6
độ
đến1.8
độ,
qua
từ
đầu
trung
tâm
của
mấu
1
đến
đầu
a
tạo
ra
cực
Bắc
trong
1
bị
ngắt
và
kích
mấu
2,
rotor
sẽ
quay
30
độ,
hay
1
bước.
của
đông
cơ
theo
dãy:
!!""# !!""#
Nhớ rằng hai nửa của một mấu không bao giờ được kích cùng một lúc. Cả hai dãy
nêu trên sẽ quay một động cơ nam châm vĩnh cửu một bước ở mỗi thời điểm. Dãy bên trái
chỉ cấp điện cho một mấu tại một thời điểm, như mô tả trong hình trên; vì vậy, nó dùng ít
năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho cả hai mấu một lúc và nói chung sẽ
tạo ra một moment xoắy lớn hơn dãy bên trái 1,4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần.
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
10
&'&'3'3-!9
Động
cơ
y
như
động
cơ
đơn
cực,
nhưng
hai
mấu
của
động
cơ
được
nối
đơn
giản
hơn,
nhưng
mạch
điều
khiển
để
đảo
cực
mỗi
cặp
cực
trong
động
cơ
thì
phức
đó
phần
rotor
ở
đây
giống
y như
ở
hình
1.4
Hình 1.5: Động cơ hai cực
Mạch
điều
khiển
cho
động
cơ
chi
tiết
trong
phần
Các
mạch
điều
khiển.
Tóm
lại,
một
cầu
H
cho
phép
cực
dãy
điều
khiển
cho
mỗi
bước
đơn
của
loại
động
cơ
này
được
nêu bên
dưới,
mỗi đầu
của
động
cơ:
Đầu
1a
+
‐
‐
‐
+
‐
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
‐
Đầu
1b
‐
‐
+
‐
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
Đầu
2a
‐
+
‐
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
Đầu
2b
‐
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
‐
+
+
‐
‐
+
Thời
phận
các
động
không
được
phổ
biến
như
những
loại
trên
đó
là
động
cơ
nam
hình
3.4.
Thiết
kế
phổ
biến
nhất
đối
với
loại
này
sử
dụng
dây
nối
cả hai đầu của mấu có cùng điện cực) và áp điện vào một mấu đang trong trạng thái nghỉ
trước đó. Hình dạng của động cơ được đề nghị như hình 1.4, dãy điều khiển sẽ điều khiển
động cơ quay 2 vòng.
Để phân biệt động cơ 5 pha với các loại động cơ có 5 dây dẫn chính, cần nhớ rằng,
nếu điện trở giữa 2 đầu liên tiếp của một động cơ 5 pha là R, thì điện trở giữa hai đầu
không liên tiếp sẽ là 1.5R.
Và cũng cần ghi nhận rằng một vài động cơ 5 pha có 5 mấu chia, với 10 đầu dây
dẫn chính. Những dây này có thể nối thành hình sao như hình minh hoạ trên, sử dụng
mạch điều khiển gồm 5 nửa cầu H, nói cách khác mỗi mấu có thể được điều khiển bởi
một vòng cầu H đầy đủ của nó. Để tránh việc tính toán lý thuyết với các linh kiện điện tử,
có thể dùng chip mạch cầu tích hợp đầy đủ để tính toán gần đúng.
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
13
&'&':<-=>=>*?@'
&'&':'&AB. /
Mỗi bước dịch chuyển bao nhiêu là tuỳ thuộc vào cấu trúc bên trong của động cơ,
đặc biệt là số răng của roto và stator. Góc bước là độ quay nhỏ nhất của một bước. Các
động cơ khác nhau có góc bước khác nhau (bảng 2).
Các góc bước của động cơ.
Bảng 2:
Góc bước Số bước/vòng
0.72 500
1.8 200
2.0 180
2.5 144
5 72
7.5 48
Cuộn
dây B
Cuộn
dây C
Cuộn
dây D
Chiều quay
bộ đếm
1 1 0 0 1
2 1 0 0 0
3 1 1 0 0
4 0 1 0 0
5 0 1 1 0
6 0 0 1 0
7 0 0 1 1
8 0 0 0 1
Bảng 1
&'&':':'>,-,-!'
Tốc độ của động cơ được đo bằng số bước dịch được trong vòng 1 giây là hàm của
tốc độ chuyển mạch. Bằng cách thay đổi thời giam trễ thì ta có thể thay đổi được tốc độ
quay khác nhau.
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
15
&'&':'J<KL'
Mômen giữ được định nghĩa là lượng mômen ngoài cần thiết để làm quay trục
động cơ từ vị trí giữ của nó với điều kiện trục động cơ đang đứng yên. Đại lượng này
được đo bằng tỷ lệ điện áp và dòng điện cấp đến động cơ. Đơn vị của mômen giữ là kg –
1.2 Kết luận
Qua chương này, chúng ta đã có thể phân biệt các loại động cơ như động cơ biến
từ trở, động cơ đơn cực, động cơ hai cực, và động cơ nhiều pha dựa vào cảm nhận bằng
tay khi quay rotor và dùng Ohm kế. Việc phân biệt các cặp đầu ra của các cuộn dây cũng
có thể suy ra từ việc dùng.
Ohm kế để đo các đầu dây. Tuy nhiên, việc xác định cặp dây ra của từng cuộn dây
trong động cơ đơn cực hơi khó khăn hơn một chút.
Để phân biệt hai cặp dây của động cơ đơn cực 5 dây, trước tiên chúng ta dung.
Ohm kế để xác định dây nối trung tâm. Áp điện áp xoay chiều vào dây trung tâm và một
trong 4 dây còn lại. Dùng Volt kế xoay chiều đo điện áp giữa dây nối trung tâm và 3 dây
còn lại. Chúng ta sẽ thấy rằng điện áp giữa dây trung tâm với 2 trong 3 dây còn lại đó gần
như bằng không, và với dây thứ ba thì gần như bằng điện áp xoay chiều áp vào động cơ.
Như vậy, hai dây cho điện áp gần bằng 0 là một cặp, hai dây còn lại sẽ là cặp thứ hai.
STU2,-!. /
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc
biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.
Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng
trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự
trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám
mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt,
điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay
Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
17
mềm, máy in
STEP có 5 đặc tính cơ bản sau:
• Brushlesss (không chổi than): STEP là loại động cơ không chổi than.
P3.1 : TXD (truyền dữ liệu nối tiếp)
P3.2 : INT0 (ngắt ngoài 0)
P3.3 : INT1 (ngắt ngoài 1)
P3.4 : T0 (ngõ vào timer/counter 0)
P3.5 : T1 (ngõ vào timer/counter 1)
P3.6 : WR (xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài)
P3.7 : RD (xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài)
-VCC (chân 40): nguồn dương = 5v
-VSS hay GND (chân 20): = 0v
- RST (chân 9) : reset
- XTAL 1,2 (chân 18,19): ngõ vào bộ dao động
- /PSEN ( chân 29): Chân cho phép đợc bộ nhớ chương trình ngoài (ROM ngoài)
- ALE(/PROG)(chân 30): Chân tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để truy cập bộ nhớ ngoài
khi On – chip xuất ra byte thấp của địa chỉ. Tín hiệu chốt được kích hoạt ở mức cao, tần
số xung chốt = 1/6 lần tần số dao động của bộ VĐK. Nó có thể được dung cho các bộ
Timer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock. Đây cũng là chân nhận xung vào để nạp
chương trình cho Flash (hoặc EEPROM) bên trong On – chip khi nó ở mức thấp.
- /EA/VPP(chân 31): Chân cho phép On – chip truy cập bộ nhớ chương trình ngoài khi
/EA=0, khi /EA=1 thì On – chip sẽ làm việc với bộ nhớ chương trình nội trú. Khi chân
này được cấp nguồn điện áp 12V(VPP) thì On – chip đảm nhận chức năng nạp chương
trình cho Flash bên trong nó.
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
20
Reset bằng tay Reset khi cấp nguồn
- Nút ấn:
- Trạng thái của các thanh ghi khi reset, khi reset thì trạng thái của RAM nội không bị
thay đổi
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU,THIÊT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
3.1 Mô hình chuyển động của thanh truyền
3'&'&ZI,+?
Thanh chuyển động tịnh tiến theo chiều thẳng đứng
3'&'0<[2#M,-
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
23
1- Thanh chuyển động theo động tịnh tiến theo chiều thẳng đứng
2- Hôp bao ngoài thanh chuyển động
3- Xích
3.2 Thiết kế mạch điều khiển và mạch lực:
3'&'&F,-!. /
Theo yêu cầu của đề tài chọn động cơ bước để điều khiển thanh chuyển động tịnh
tiến nên chọn loại động cơ có các thong số như sau:
-Loại động cơ: đông cơ đơn cực có 6 đầu dây
-Tên động cơ : KH42JM2B032
-Thông số động cơ: 1,8 DEG; 5V- 0.9A
GVHD:TRẦN QUANG PHÚSVTH: ĐỖ THỊ DIỆU
HƯƠNG
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
24
-Cách điều khiển đông cơ : Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện
vào hai mấu của động cơ theo dãy.
Mấu 1a 1100 1100 1100 1100 1100 11001
P3.0=
0
KT
P3.4=
0
Chạy nhanh
END
Begin
KT
P3.5=0
KT
P3.3=
0
Chạy chậm
Đảo chiều
Copyright: Tài liệu đại học ©