Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42

Chơng 2
các phơng pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để
điều khiển động cơ điện một chiều
Hiện nay do công nghệ mạch tổ hợp phát triển mạnh mẽ nên giá thành các
thiết bị IC rất hạ. Trong công nghiệp kỹ thuật điều khiển số đợc áp dụng
một cách rất rộng rãi. ở mức độ đơn giản, có thể thực hiện bộ điều khiển
bằng các IC rời rạc cỡ nhỏ. ở mức độ trung bình có thể sử dụng các àP và
các thiết bị ngoại vi đơn giản. ở những máy móc và hệ thống phức tạp yêu
cầu đặc tính kỹ thuật cao có thể sử dụng microcomputer. Các hệ vi xử lý
trong công nghiệp trớc năm 1976 thờng sử dụng loại 4 bit nh 4004,
4040. Khoảng từ những năm 1977 đến 1985 trên thị trờng khá phổ biến
loại 8 bít nh 8080, 8085, Z80 Hiện nay các hệ thống yêu cầu độ chính
xác cao ngời ta thờng sử dụng các hệ vi xử lý 16 bits hoặc 32 bits.

Phơng pháp điều khiển xung Transistor

Hình2.1: Sơ đồ nguyên lý ghép nối máy tính điều khiển tốc độ động cơ

Trong đó:
Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42
KĐCS: bộ khuếch đại công suất.
ĐC: động cơ điện một chiều.
FT : máy phát tốc.

Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42

Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 Nguyên lý hoạt động của mạch.
Khuếch đại thuật toán làm nhiệm vụ của bộ phận kênh. Khi đầu vào (-) có
tín hiệu U
1
> 0 còn U
2
= 0 thì đầu ra khuếch đại thuật toán bão hoà âm. Thế
âm đặt vào các chân bazơ của Transistor T
1
và T
3
do đó T
3
phân cực thuận
nên dẫn còn T

tốc độ động cơ lúc đảo chiều.

)t(n.C)t(E
c
=

Sức điện động này giảm dần theo thời gian vì tốc độ n(t) sẽ giảm dần. Do
đó để bảo vệ các Transistor T
2
và T
4
ta mắc thêm D
7
và D
8
nối giữa colector
và emitor của các Transistor này. Khi động cơ quay thuận mà ta đảo chiều
quay thì thế
A
>V
cc
và D
7
thông, tiếp giáp C - E của Transistor T
4
không
phải chịu điện áp ngợc :

2
ta có xung dơng có
độ rộng . Đầu ra của khuếch đại thuật toán cũng có xung vuông có độ rộng
các Transistor T
1
và T
2
sẽ mở và thay đổi tốc độ động cơ. Khi ta đảo chiều
động cơ thì các đầu ra của ADC đều bằng 0 và các Transistor T
1
ữ T
2
đều
khoá. Động cơ đợc ngắt khỏi mạch động lực. R
4
là triết áp dùng để điều
chỉnh cho 2 kênh điều khiển cân bằng nhau. Tức là khi U
1
= U
2
= 0 thì thế

A
bằng thế đầu ra của khuếch đại thuật toán. Các điốt D
5
, D
6
dùng để ổn
định điện áp cung cấp cho khuếch đại thuật toán.



Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42


chiều sau bộ chỉnh lu này đợc đa tới khâu đồng pha (1) để tạo ra xung
răng ca. Để tạo ra xung răng ca ta lấy tín hiệu từ khâu đồng pha (1) đa
vào mạch tạo xung theo nguyên lý phóng nạp tụ. Transistor T
1
đóng mở với
tần số f=100Hz do sự so sánh giữa thế nguồn một chiều (+15V) và tín hiệu
điện áp sau khi chỉnh lu. Khi T
1
khoá, tụ C
1
đợc nạp qua điện trở R
3
.
Hằng số thời gian nạp tụ: T
n
=R
3
C
1
. Khi Transistor T
1
mở thì C
1
phóng điện
qua T
1
, hằng số thời gian phóng: T
f
= R
CE

Ta thấy trong sơ đồ điều khiển xung Thyristor bắt buộc phải có điện áp
đồng pha để đảm bảo qúa trình điều khiển thay đổi nhịp nhàng với pha điện
áp động lực. Giữa phần động lực ( điện áp cao) và phần điều khiển ( điện áp
thấp) phải sử dụng biến áp xung nhằm chỉ thực hiện liên hệ bằng từ mà
Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42
cách ly hoàn toàn về điện để sao cho điện áp cao không tràn sang phá hỏng
các thiết bị bán dẫn. Ta có thể bỏ hai khối: phát xung răng ca (2) và khối
so sánh (3) nhờ thiết bị bên trong và điều khiển bằng phần mềm. Khi đó ta
chỉ sử dụng khối đồng pha (1). Việc tạo tín hiệu đồng pha rất đơn giản vì
chỉ cần tạo điện áp dơng đa vào A/D của máy tính.

Hình 2.6 - Sơ đồ nguyên lý thực hiện đồng pha trong máy tính

Sơ đồ điều khiển động cơ một chiều bằng máy tính và bộ biến đổi Thyristor.

Hình 2.7 - Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ĐCMC

Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42
Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42
Chơng trình điều khiển trong máy tính sau khi đã đợc đồng bộ hoá với
tín hiệu xoay chiều công suất lớn qua khối đồng pha (ĐF) sẽ tạo ra xung

Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42

Sơ đồ nguyên lý gồm có bộ khuếch đại công suất dùng hai Thyristor T
1
và
T
2
, biến áp xung (BAX) bộ chỉnh lu công suất lớn D
1
ữ D
4
, Thyristor (Th)
các điôt chỉnh lu, cuộn kháng L
Khi xây dựn xong chơng trình phần mềm điều khiển trên máy tính ta có
thể đặt tốc độ từ bàn phím khi đó bộ biển đổi D/A sẽ cho ra một xung điện
áp. Lúc đó bộ khuếch đại T
1
và T