Đang tải... (xem toàn văn)
Động cơ bước loại PM đang được sử dụng phổ biến trong các đồ án của sinh viên cũng như là các thiết bị máy móc trong các dây chuyền sản xuất. Bên cạnh đó, trong môn kỹ thuật robot nhóm em cũng đang thiết kế cánh tay robot 3 bậc tự do, sử dụng động cơ bước để điều khiển các khớp xoay cũng như các khớp tịnh tiến. Tuy nhiên, do dịch covid 19 đang diễn ra phức tạp nên môn kỹ thuật robot không thể thực hiện được mô hình thật, từ những gì đã thiết kế trong project cuối kỳ môn kỹ thuật robot thì nhóm có mong muốn sẽ mô hình hóa được cánh tay robot trong học kỳ sau. Để làm được điều đó thì trước tiên nhóm cần phải nắm vững các phương pháp điều khiển động cơ bước PM trong môn Hệ thống truyền động Servo, động cơ bước nhóm sử dụng trong mô hình lần này là động cơ bước PM (lưỡng cực).
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN HỌC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ BƯỚC SỬ DỤNG CƠ CẤU TẢI TRỤC VÍT ME, ĐAI ỐC GVGD: Ths Võ Lâm Chương SVTH: Trần Quang Huy Nguyễn Đức Tài Phạm Minh Tuấn - MSSV: 19146195 - MSSV: 19146255 - MSSV: 19146297 Mã lớp học: 211SERV334029 Lớp học phần: Nhóm 03CLC_CT5 (tiết 7-9) Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Võ Lâm Chương tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập hoàn thành báo cáo Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy tận tâm truyền đạt kiến thức bổ ích hướng dẫn chúng em thực báo cáo Chúng em cố gắng vận dụng kiến thức học trong 15 tuần học chăm nghe thầy giảng để hoàn thành báo cáo Nhưng kiến thức hạn chế khơng có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu trình bày Nhóm chúng em kính mong có góp ý thầy để báo cáo nhóm hoàn thiện Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy giúp nhóm em q trình thực báo cáo Xin trân trọng cảm ơn MỤC LỤC GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu thực mơ hình 1.3 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vi điều khiển Arduino Uno R3 2.2 Mođule L298n tích hợp mạch cầu H 2.2.1 Giới thiệu chung mạch cầu H 2.2.2 Module L298n 2.3 Lý thuyết động bước 10 2.3.1 Giới thiệu động bước 10 2.3.2 Phân loại động bước 11 2.3.3 Các chế độ hoạt động động bước PM (lưỡng cực) 14 2.3.4 Ưu nhược điểm động bước 17 2.4 Cơ cấu vít me, đai ốc 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20 3.1 Hệ thống khí 20 3.2 Hệ thống mạch điều khiển 21 3.3 Thiết kế bảng trạng thái kích chân chế độ điều khiển 22 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 24 4.1 Mạch điều khiển thực tế 24 4.2 Chương trình điều khiển 25 4.3 Kết đạt 35 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 36 5.1 Kết luận 36 5.2 Những khó khăn thực đề tài 36 5.3 Hướng phát triển 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI “Mơ hình điều khiển vị trí động bước sử dụng cấu tải trục vít me, đai ốc” Động bước loại PM sử dụng phổ biến đồ án sinh viên thiết bị máy móc dây chuyền sản xuất Bên cạnh đó, mơn kỹ thuật robot nhóm em thiết kế cánh tay robot bậc tự do, sử dụng động bước để điều khiển khớp xoay khớp tịnh tiến Tuy nhiên, dịch covid 19 diễn phức tạp nên môn kỹ thuật robot thực mơ hình thật, từ thiết kế project cuối kỳ môn kỹ thuật robot nhóm có mong muốn mơ hình hóa cánh tay robot học kỳ sau Để làm điều trước tiên nhóm cần phải nắm vững phương pháp điều khiển động bước PM mơn Hệ thống truyền động Servo, động bước nhóm sử dụng mơ hình lần động bước PM (lưỡng cực) Trong mơ hình cuối kỳ môn hệ thống truyền động Servo ảnh hưởng covid 19 nên nhóm khơng thể xây dựng mơ hình hồnh tráng mà sử dụng cấu vít me đai ốc để quan sát vị trí mà đai ốc trượt trục vít me Tuy vậy, để bù lại phần khí nhóm tập trung vào sử dụng chế độ điều khiển động bước PM loại lưỡng cực, FullStep Pha ON, FullStep Pha ON, HalfStep MicroStep Để điều khiển động bước chế độ nêu nhóm sử dụng Arduino Uno R3 module L298 Kết nhóm thực thành cơng “Mơ hình điều khiển vị trí động bước sử dụng cấu trục vít me, đai ốc” chế độ điều khiển học phần điều khiển động bước PM (lưỡng cực) Mơ hình phác thảo phần mềm Bài báo cáo xây dựng với chương chính, cụ thể CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay, khoa học kỹ thuật cơng nghiệp hóa – đại hóa phát triển cách mãnh mẽ Điều giúp hàng loạt máy móc, thiết bị đại nghiên cứu, chế tạo phát triển nhằm hỗ trợ, thay người hoạt động sản xuất làm gia tăng hiệu quả, suất chất lượng sản phẩm Vì thế, để máy móc vận hành khơng thể thiếu động như: Step Motor, DC Servo Motor, DC motor… Trong mơ hình nhóm sử dụng động bước, động giúp ta điều khiển vị trí xác mà khơng cần phải sử dụng cảm biến Ngoài ra, việc điều khiển động bước không phức tạp cần sử dụng mạch cầu H áp dụng phương pháp điều khiển điều khiển động Vì vậy, để giúp tất thành viên nhóm hiểu nguyên lý hoạt động động bước nắm rõ phương pháp điều khiển kiến thức học môn Hệ thống truyền động Servo qua 15 tuần nhóm em chọn đề tài “Mơ hình điều khiển vị trí động bước sử dụng cấu tải trục vít me, đai ốc” 1.2 Mục tiêu thực mơ hình Trong mơ hình này, chế độ điều khiển nhóm đặt mục tiêu đai ốc vít me trượt xác đến vị trí mong muốn Thêm vào đó, sau hồn thành để tài giúp cho thành viên nhóm nắm vững chế độ điều khiển động bước PM lưỡng cực từ giúp ích cho q trình làm đồ án công việc tương lai Mặt khác, sau nắm vững phương pháp điều khiển áp dụng kiến thức học từ môn hệ thống truyền động Servo vào đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp hay chí dự án sau tốt nghiệp 1.3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thông qua slide giảng thầy qua internet nhóm tìm hiểu đọc kiến thức liên quan đến mơ hình thực Phương pháp quan sát: Nhóm tìm nhiều hình ảnh video phần khí mơ hình qua youtube để thực mơ hình Phương pháp tham khảo ý kiến: Với phần chưa biết nhóm liên hệ giảng viên giảng dạy đưa ý tưởng từ nhận góp ý từ giảng viên để hồn thiện cho nhóm CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vi điều khiển Arduino Uno R3 Giới thiệu Arduino Uno R3 Ngày này, Arduino có mặt nhiều cửa hàng bán linh kiện điện tử thị trường Việt Nam mà dòng Arduino Uno R3, phần cứng sử dụng nhiều xuyên suốt trình học tập nghiên cứu nhiều sinh viên, học sinh Lý khiến cho Arduino Uno nhiều người lựa chọn giá thành phải chăng, có mã nguồn mở dựa vi điều khiển Microchip Atmega328 phát triển Arduino.cc Thêm vào đó, bảng mạch Arduino Uno R3 trang bị cổng I/O Digital Analog giao tiếp với bảng mạch mở rộng khác Ngoài ra, với tảng mở Arduino.cc cung cấp dễ dàng tự tạo dự án cho (xe tự hành, lập trình cánh tay robot, điều khiển bật tắt led…) Vì vậy, Arduino Uno R3 lựa chọn tốt cho người tiếp cận điện tử đam mê lập trình Vì ưu điểm nói nên nhóm dịnh sử dụng vi điều khiển cho mơ hình project cuối kỳ Hình 2.1 Hình ảnh Arduino Uno R3 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 [1] Chíp điều khiển Atmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp vào khuyên dùng 7-12V Số chân Digital 14 Số chân PWM Digital Số chân Analog Dòng điện DC chân I/O 20mA Dòng điện DC chân 3.3V 50mA 2.2 Mođule L298n tích hợp mạch cầu H 2.2.1 Giới thiệu chung mạch cầu H Giới thiệu chung Mạch cầu H mạch đơn giản, chứa bốn phần tử chuyển mạch, với tải trung tâm Trong thực tế, có nhiều kiểu mạch cầu H khác tùy vào cách ta lựa chọn linh kiện có điện áp, dịng điện điều khiển Ở mục nhóm trình bày nguyên lý hoạt động mạch cầu H để giúp người đọc hiểu sử dụng mạch cầu H cách dễ dàng Hình 2.2 Sơ đồ mạch cầu H Nguyên lý hoạt động mạch cầu H Với trường hợp thứ ta đóng S1 S4 có mạch điện kín, dịng điện chạy từ nguồn qua S1 qua động qua S4 mass làm động quay theo chiều thuận Ngược lại, ta đóng S2 S3, động quay nghịch Hình 2.3 Hai trạng thái kích khác mạch cầu H Tuy nhiên, ta khơng phép đóng lúc S1 S2 S3 S4 hay chí đóng lúc cơng tắc Nếu làm vậy, tạo đường dẫn trực tiếp từ Vcc xuống GND gây tượng ngắn mạch cháy nổ mạch 2.2.2 Module L298n Sau học mơn hệ thống truyền động servo để thành viên nhóm ơn tập hiểu rõ phương pháp điều khiển động bước học Vì vậy, thực mơ hình cuối kỳ nhóm chúng em khơng sử dụng driver tạo chuyên điều khiển động bước Thay vào đó, để điều khiển động bước nhóm sử dụng mạch cầu H tích hợp module L298n Với module này, ta có mạch điều khiển động cơng suất cao hồn hảo để điều khiển Động