ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Điện tử công suất
Nhóm
Nhóm trưởng : Trịnh Văn Kiên
Thành viên: Phan Đức Anh
Đỗ Văn Đức
Vũ Văn Kiệt

Nội dung đồ án: Nghiên cứu, thiết kế (chế tạo) mạch điều khiển động cơ Stepper Motor ở chế độ
Full Step, Half Step.

Giới thiệu về động cơ bước:

I.

1.

Khái niệm:

Động cơ bước là một thiết bị cơ điện chuyển đổi các xung điện thành những chuyển động cơ học
rời rạc. Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các
động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu
điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các
chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.

2.

Cấu tạo của động cơ bước:

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều
không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Động cơ bước có thể được mô tả như là

quan trọng.

5.

Ưu, nhược điểm:

• Ưu điểm:
- Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho điều khiển vị trí và vận tốc.
- Thích hợp với các thiết bị điều khiển số.với khả năng điều khiển số trực tiếp (động cơ bước trở
thành thông dụng trong kĩ thuật robot).
- Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh.
• Nhược điểm:
- Công suất thấp (việc nâng cao công xuất của động cơ bước đang được rất quan tâm hiện nay).

Page 2


6.

Một số loại động cơ bước:

Động cơ bước có thể được phân loại dựa theo cấu trúc hoặc cách quấn các cuộn dây trên stator.
Dựa theo cấu trúc rotor, động cơ bước được chia thành 3 loại:
- Động cơ bước từ trở biến thiên.
- Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
- Động cơ bước lai.
Dựa theo cách quấn dây trên stator, động cơ bước được chia thành hai loại:
- Động cơ bước đơn cực.
- Động cơ bước lưỡng cực.



Khối nguồn: Lấy AC (hoặc DC) đầu vào từ 5 – 15V chỉnh lưu thành nguồn DC cấp cho khối
chấp hành đồng thời biến đổi thành nguồn DC 5V cung cấp cho khối điều khiển, hiển thị,
cảm biến
Khối xử lý: Tiếp nhận thông tin từ khối cảm biến, từ đó xuất tín hiệu điều khiển gửi đến khối
hiển thị và khối chấp hành theo các chương trình đã lập sẵn.
Khối chấp hành: Nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý, thực hiện các lệnh điều khiển do
khối xử lý đưa ra để tạo ra sự di chuyển của robot.
Khối hiển thị: Nhận tín hiệu từ khối xử lý, hiển thị các vị trí va chạm tương ứng khi khối cảm
biến có tín hiệu tác động.

1. Sơ đồ nguyên lý tổng thể:

Sơ đồ mạch nguyên lý tổng thể

2. Module điều khiển:
• Nhận tín hiệu từ cảm biến qua bộ biến đổi ADC của VDK có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu
analog sang digital. Điều khiển, xử lý rồi đưa tới khối hiển
• Nút ấn và điện trở để tạo ra RESET cho AVR
• Thạch anh tạo dao dộng và các tụ lọc nhiễu
• Thông qua jack mạch nạp để đưa thuật toán điều khiển vào AVR
Page 5


3. Module động cơ:
Trong đồ án này nhóm em sử dụng động cơ đơn cực

Bảng trạng thái logic đưa vào các đầu dây
•



1

0

2

0

0

1

1

3

1

0

0

1

Step

A

B


1

0

3

0

0

1

0

4

0

0

1

1

5

0

0


B1: 1100
B2: 0110
B3: 0011
B4: 1001

Để động cơ quay được 1 vòng thì ta lặp lại quá trình trên 50 lần vì mỗi bước động cơ quay được
1.8 độ nên ta phải cho động cơ thực hiện 200 bước.

4. Module nguồn:
Module này tạo ra điện áp xoay chiều 12V, dùng chỉnh lưu 12V xoay chiều thành 12V một
chiều, dung IC 7805 ổn áp để lấy ra điện áp ổn định 5V ở ngõ ra
Các linh kiện được sử dụng trong khối nguồn:




2 Jack cắm nguồn vào 12V.
Chip ổn áp LM7805 để cho phép xuất ra nguồn 5V.
Diode chống dòng ngược.
Page 7





Tụ lọc nguồn 1000µF, tụ ceramic 104, tụ lọc 4.7 µF.
Led báo nguồn và trở hạn dòng 330Ω cho Led.

Sơ đồ nguyên lý module nguồn



-

Vin: Chân đầu nguồn vào
GND: Chân nối đất
Vo: Chân đầu nguồn ra

Như chúng ta biết, mạch ổn áp dùng Diode Zener tuy nhỏ gọn, đơn giản nhưng có nhược điểm
cho dòng điện nhỏ (~20mA). Để tạo ra một điện áp cố định nhưng dòng điện lớn hơn người ta mắc
thêm một Tranzitor để khuếch đại như sơ đồ dưới đây:

Sơ đồ cấu tạo IC ổn áp 7805
Đây cũng chính là sơ đồ cấu tạo của IC 7805. Thông qua R và Dz ghim điện áp cố định trên chân E
của Tranzitor Q1
Mạch ổn áp dùng trên ổn áp 7805 (78xx nói chung) rất ổn định và hiệu quả nên được sử dụng
rộng rãi, sơ đồ lắp mạch đơn giản như sau:

Sơ đồ mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7805

3. IC đệm dòng ULN2803:
Đây là IC gồm 8 transistor NPN ghép Darlington gắn mạch điện tử trong dãy này của chuổi là một
bộ lý tưởng để giao tiếp với mạch điện dạng số mức logic thấp như: TTL, CMOS hoặc PMOS/NMOS

Page 10


Sơ đồ khối IC ULN2803
ULN2803 được thiết kế để phù hợp với chuẩn TTL
Vài chỉ số kĩ thuật của IC ULN2803:


Sơ đồ mô phỏng

Page 13


Hệ thống được mô phỏng bằng phần mềm Proteus 7.5 sp2
•

Sơ đồ mạch in:

Ảnh mạch in cho vào đây.

Tài liệu tham khảo

Page 14