DỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀUDỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN DỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI CÓ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Giáo viên hướng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HẬU NGUYỄN TRUNG HIẾU LÊ HỮU KHANG LƯƠNG THANH TRÀ NGUYỄN THÀNH TRUNG Nhóm HP: 20.32A Lớp SH: 20TDH2 Ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hố Mục lục CHƯƠNG 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 1.1 Cơ cấu truyền động băng tải .3 1.2 Xác định thành phần mơ men tải, mơ men qn tính hệ 1.2.1 Momen quán tính 1.2.2 Cơng thức quy đổi moment qn tính trục động cơ: 1.3 Công suất yêu cầu hệ .6 1.3.1 Momen 1.3.2 Công suất 1.4 Kiểm tra độ phù hợp động .10 1.5 Chọn thiết bị đo vận tốc 11 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT .12 2.1 Đặc tính cơ, đặc tính điện .12 2.2 Hãm động 13 2.3 Đảo chiều động 14 2.4 Mạch động lực : 15 2.5 Tính chọn van chỉnh lưu 15 2.5.1 Nguyên lý 15 2.5.2 Điện áp ngược van: 17 2.5.3 Dòng điện làm việc van: 18 2.5.4 Kết luận: .18 2.6 Tính tốn lọc LC : 19 2.7 Mạch bảo vệ Thyristor 19 2.8 Tính chọn biến áp lực .19 2.8.1 Điện áp chỉnh lưu tải 19 2.8.2 Công suất tối đa tải 20 2.8.3 Công suất biểu kiến máy biến áp 20 2.8.4 Tính tốn sơ mạch từ .20 2.8.5 Tính tốn dây quấn, số vịng kích thước dây 20 CHƯƠNG 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 1.1 Cơ cấu truyền động băng tải Hình 1.1 Mô truyền động cho băng tải Đồ thị tốc độ dự kiến tải động Tốc độ dự kiến băng tải: v= m/s Bán kính rulo: r= 0.05 m Khối lượng vật nặng: m= kg Đồ thị dự kiến tốc độ động v (m/s) 12 18 20 t(s) 10 -1 - Quá trình băng chuyền quay theo chiều kim đồng hồ, gồm ba giai đoạn: + Giai đoạn tăng tốc: kéo dài khoảng 2s Tốc độ tăng từ đến giá trị ổn định 20 cm/s + Giai đoạn ổn định: băng tải hoạt động với tốc độ ổn định 20 cm/s khoảng thời gian 6s + Giai đoạn giảm tốc: kéo dài 2s Tốc độ giảm từ 20 cm/s + Quá trình băng tải đảo chiều hoạt động tương tự + Mục đích q trình tăng tốc giảm tốc để hệ thống hoạt động trơn tru mượt mà hơn, tránh giật nảy v ω= = ≈ 20 rad / s r 0.05 + Số vòng quay phút: n= - 20∗60 ≈ 190(vòng / phút) 2π Chọn động có tốc độ trục khoảng 4690 vịng/phút n 190 + Suy tỉ lệ truyền lực là: i= ω = 4620 = 24 i + Chọn tỉ số hộp giảm tốc gắn trục động cơ: i1= 12 + Giả sử hiệu suất hộp giảm tốc 100% + Sau có tỉ lệ truyền lực, nhóm thiết kế hệ truyền lực sử dụng bánh Một bánh có đường kính cm gắn vào trục động cơ, cịn lại có đường kính cm coi roller 1.2 Xác định thành phần mô men tải, mô men qn tính hệ 1.2.1 Momen qn tính - Cơng thức tính momen qn tính đĩa trịn: J= m R2 ( kg m2) Trong đó: m [kg] khối lượng bánh R [m] bán kính bánh - Khối lượng bánh sắt có đường kính cm, độ dày giả sử 0.6 cm: m=D V =7800∗( π∗0.032∗0.006 ) =0.132(kg ) - Momen qn tính bánh có đường kính 6cm: 1 2 −5 J 1= m R = ∗0.132∗0.03 ≈ 6∗10 ( kg m ) 2 - Khối lượng bánh sắt có đường kính 3cm, độ dày giả sử 0.6cm: m=D V =7800 ( π∗0.015 2∗0.006 ) =0.033( kg) - Momen qn tính bánh có đường kính 3cm 1 2 −6 J 2= m R = ∗0.033∗0.015 ≈ 3.71∗10 (kg m ) 2 - Tổng momen quán tính: J=J 1+ J 2=6∗10−5 +3.71∗10−6=0.64∗10−4 ( kg m2 ) 1.2.2 Công thức quy đổi moment quán tính trục động cơ: J iqd∗ω J i∗ωi2 v W d= = =m 2 J iqd = J i∗1 i + m =0.64∗10−4 + =0.037 ( kg m2 ) 2 ρ 484 24 ( ) ( ) 1.3 Công suất yêu cầu hệ 1.3.1 Momen - Giả sử hiệu suất truyền động hệ 90%, phần tổn hao gây thành phần gây ma sát hệ truyền lực sử dụng bánh răng, ma sát roller băng tải, cản trở trục động ma sát, mơi trường xem bỏ qua - Phương trình đặc tính hệ truyền động: + Quy đổi lực quán tính tải thành momen quán tính trục động bỏ qua ma sát nên momen cản tải M c =0 + Phương trình momen điện từ quy trục động cơ: M −M c =J - Từ 0s đến 2s: (tăng tốc) M 1=J dω dω =¿ M =J dt dt dω 0.037∗20 = =0.37(Nm) dt - Từ 2s đến 8s: (chạy ổn định) M 2=J - Từ 8s đến 10s: (giảm tốc) M 3=J dωz 0.037∗0 = =0( Nm) dt dω 0.037∗−20 = =−0.37 ( Nm) dt - Từ 10s đến 12s: (đảo chiều tăng tốc) M =J dω 0.037∗−20 = =−0.37(Nm) dt - Từ 12s đến 18s: (đảo chiều chạy ổn định) M 5=J dω 0.037∗0 = =0( Nm) dt - Từ 18s đến 20s: (đảo chiều giảm tốc) M 6=J dω 0.037∗20 = =0.37(Nm) dt - Momen đẳng trị: M đt = √ ∑ M Δt = ∑ Δt √ 2 0.372 2+ (−0.37 ) 2+ (−0.37 ) 2+ ( 0.37 ) =0.23 Nm 20 - Chọn hệ số an toàn cho động cơ: k =1.3 ¿> M đm=M đt ∗1.3=0.23∗1.3=0.3 Nm M (Nm) 10 12 18 20 t(s) Hình 1.3 Đồ thị momen theo thời gian 1.3.2 Công suất 484 (rad/s) 12 -484 - P=M ω(t ) 10 18 20 t(s) - Với t ∈ [ 0; ] =¿ P=0.37∗¿ 242t - Với t=0=¿ P=0 , với t =2=¿ P=179 - Với t ∈[2 ;8]=¿ P=0∗484=0( không phụ thuộc t) - Với t ∈[8 ;12]=¿ P=−0.37∗(−242 t+ 2420) - Với t=8=¿ P=−179 W , với t=12=¿ P=179 W - Với t ∈ [ 12 ; 18 ] =¿ P=0∗¿ 484 = ( không phụ thuộc t ) - Với t ∈ [ 18 ;20 ] =¿ P=0.3∗¿ (-242t+4840) - Với t=18=¿ P=−179 W , với t=20=¿ P=0 W P(w) 10 18 12 20 t(s) Hình 1.4 Đồ thị công suất theo thời gian Công suất đẳng trị: √ √ 20 Pđt = ∫p 20 i dt ∫ dt = 12 20 ∫ ( 0.37∗242t ) dt +∫ (−0.37∗(−242 t+2420 ) ) dt +∫ ( 0.37∗(−242 t + 4840 ) )2 dt 0 ¿ 78 W Chọn hệ số an toàn k = 1.5 18 20 ∫ dt Ta có: Pđm=1.5 Pđt =¿ Pđm=78∗1.3=101.4 W Yêu cầu với động cơ: + Công suất định mức Pđ m > 101.4W + Tốc độ định mức: n đ m = 4620 (v/ph) + Momen định mức có tải M đ m >0.37 Nm - Theo tham khảo từ DC Motor để có momen định mức có tải M đ m >0.37 Nm (tránh bị ì khởi động động cơ) động cần có công suất ≥ 200W Chọn động DC RE 50 ∅50 mm, graphite brushes, 200 watt hộp giảm tốc gắn trục động Planetary Gearhead GP 52 C ∅52 mm, 4.0–30.0 Nm có hệ số 12 :1 Datasheet động C B (rad/s) A M (Nm) C Hình 1.7 Đồ thị đảo chiều Tại B tốc độ động không đổi mà đổi chiều điện áp phần ứng Tại C điểm làm việc ổn định ổn định sau đảo chiều M −M c =0 ω c 2.4 Mạch động lực : 2.5 Tính chọn van chỉnh lưu 2.5.1 Nguyên lý - Để đảo chiều dòng điện qua tải thực điều khiển động góc phần tư khác nhóm chúng em chọn chỉnh lưu cầu kép pha điều khiển hoàn toàn - Gồm mạch cầu pha điều khiển hoàn toàn mắc song song ngược - Xét chu kỳ làm việc xác lập: Ta chia làm giai đoạn + Giai đoạn (0 - 𝜋), điện áp U1 > , Giả sử van T2, T4 dẫn dòng phản kháng => I d=I T =I T 4=I pk >0; van T1, T3 khóa, Ud < Tại thời điểm 𝜃1 ≡ 𝛼, U1 > 0, xuất xung điều khiển => lúc van T1, T3 mở => Id = IT1 = IT3 > 0, van T2, T4 khóa, Ud > + Giai đoạn (𝜋 ÷ 2𝜋), lúc điện áp U2 > => van T1, T3 dẫn dòng phản kháng => Id = IT1 = IT3 =Ipk > 0, Ud < Tại thời điểm 𝜃2 ≡ (𝜋 + 𝛼) => U2 > xuất xung điều khiển => lúc van T2, T4 mở => Id = IT2 = IT4 > 0; cịn van T1, T3 khóa, Ud > - Tương tự chu kỳ sau cách góc 𝜋, ta đóng mở cặp van T1-T3, T2-T4 2.5.2 Điện áp ngược van: Đối với chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn: U d ( α )= Để điện áp ngược đạt giá trị tối đa cos α=1=¿ α =0 ° Khi đó: U ngmax =−√ 2U =−√ 2∗54=76.4 V Trong đó: U ngmax : điện áp ngược van U 2: điện áp hiệu dụng thứ cấp máy biến áp - Để chọn van hợp lý theo điện áp thì: U v =k Uv U ngmax Trong đó: k Uv: hệ số dự trữ điện áp cho van, thường lấy từ 1.7 ÷ 2.2 √2 U cos α π Chọn k Uv=2.0=¿ U v =k Uv∗U ngmax =2.0∗76.4=152.8V 2.5.3 Dòng điện làm việc van: - Điều kiện dòng điện: I v tb ≥ k Iv∗I v tbmax Trong đó: I v tb : dịng điện trung bình van chọn I v tbmax: dịng điện trung bình lớn chạy qua thyristor k lv: hệ số dự trữ dịng điện cho van thường lấy 1.5÷ : I v tb ≥ k Iv∗I v tbmax ≥ Trong đó: 2.0∗Pđm 2∗200 ≥ =8.87 A U đm∗η 48∗0.94 Pđm : công suất định mức động U đm : điện áp định mức động η : hiệu suất động 2.5.4 Kết luận: - Dựa điện áp ngược cực đại dòng điện định mức qua van ta chọn van thyristor SCR BT152-600R có datasheet 2.6 Tính tốn lọc LC : L> Lmin = 2∗Rd 2∗0.608 =1.3(mH ) mdm∗π∗f (m −1) 2∗π∗50∗(2 −1) Chọn C= dm 10(k sb +1) L= m2dm L =300( μF) k sb=10 10(k sb +1) dm m C = = 10(10+1) =0.092 ( H )=92 mH 2 ∗300 2.7 Mạch bảo vệ Thyristor 2.8 Tính chọn biến áp lực 2.8.1 Điện áp chỉnh lưu tải - Điện áp chỉnh lưu tải: U d 0=U d + ∆ U v +∆ U ba + ∆U dn Trong đó: U d : điện áp trung bình chỉnh lưu ∆ U v: sụt áp van ∆ U ba=∆ U r + ∆ U l: sụt áp bên máy biến áp có tải ∆ U r: sụt áp điện trở ∆ U l : sụt áp điện cảm ∆ U dn: sụt áp dây nối Ta có:U d =48V , ∆ U v =1.75 V , ∆U dn=0 V ,∆ U ba=6 % U d =2.88 V ¿>U d 0=48+1.75∗2+ 2.88=54.38 V 2.8.2 Công suất tối đa tải - Công suất tối đa tải: Pd max=U d 0∗I d =54.38∗4.43=241.05W 2.8.3 Công suất biểu kiến máy biến áp - Công suất biểu kiến máy biến áp: Sba=k s∗P d max =1.23∗241.05=296.5 VA Trong đó: k s=1.23 : hệ số cơng suất chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn 2.8.4 Tính toán sơ mạch từ - Tiết diện trụ Q Fe lõi thép máy biến áp Q Fe=k q∗ Trong Q Fe=k q∗ √ √ S m f k q = 6: Hệ số làm mát MBA khô S: Công suất biểu kiến m =1: Số pha MBA f=50hz: Tần số √ S 296.5 =6∗ =14.61(c m ) m f 1∗50 2.8.5 Tính tốn dây quấn, số vịng kích thước dây - Điện áp cuộn dây sơ cấp điện áp nguồn cấp: U 1=U =220 V - Điện áp cuộn dây thứ cấp: U 2= U d 54.38 = =60.42 V kU 0.9 - Trong đó: k U =0.9: hệ số điện áp chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn - Dòng điện cuộn dây sơ cấp: I 1= Trong đó: S 1ba k s1 Pd max 1.23∗241.05 = = =1.35 A U1 U1 220 S1 ba: công suất biểu kiến phía sơ cấp k s 1=1.23: hệ số cơng suất phía sơ cấp mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn - Dịng điện cuộn dây thứ cấp: I 2= S 2ba k s Pd max 1.23∗241.05 = = =4.9 A U2 U2 60.42 S2 ba: cơng suất biểu kiến phía thứ cấp Trong đó: k s 2=1.23: hệ số cơng suất phía thứ cấp mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn - Số vịng dây dây quấn sơ cấp: W 1= U 1∗10 220∗10 = =565 vịng 4.44∗f ∗Q fe∗B 4.44∗50∗14.61∗1.2 Trong đó: B=1 ÷ 1.8: từ cảm - Số vòng dây dây quấn thứ cấp: W 2= U 2∗10 60.42∗10 = =155 vòng 4.44∗f ∗Qfe∗B 4.44∗50∗14.61∗1.2 - Tiết diện dây dẫn SCu = I J Trong : I – Dịng điện qua cuộn dây J = 2( A ) : Mật độ dịng điện máy biến áp ( 2÷ 2.75) mm2 - Tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp : SCu1 = I 1.35 = =0.675 ( m m ) J - Tiết diện dây quấn cuộn thứ cấp : SCu2 = I 4.9 = =2.45 ( mm ) J - Đường kính dây quấn sơ cấp : d 1= √ √ √ S cu 4∗0.675 = =0.9 ( m m) π π - Đường kính dây quấn thứ cấp : d 2= √ S cu 4∗2.45 = =1.76 ( m m) π π 2.8.6 Mạch bảo vệ Thyristor Bảo vệ q điện áp cho q trình đóng cắt Thyristor thực cách mắc R-C song song với Thyristor.Khi có chuyển mạch ,các điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn ,sự biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược gây 61 R1 C1 suất điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp Anot Ktot Thyristor.Khi có mạch mắc R-C song song vói Thyristor tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Thyristor khơng bị q điện áp Thơng thường : R1 =(5÷30) ; C1 = (0,25÷4)F Theo tài liệu : R1 =5.1 ; C1 = 0.25F 2.8.7 Mạch bảo vệ máy biến áp Biên độ điện áp điện áp thứ cấp: U2m=1.41*U2=1.41*54.38=76.68(V) I µ max= √2∗4 %∗I 2=√ 2∗4 %∗4.9=0.28( A) Biên độ dịng từ hố: Ta có: W µ= Sba∗I µ max ( √ ¿ I 2∗ω) = 296.5∗0.28 =0.038(Ws) √2∗4.9∗314 ¿ ¿ ¿ Với hệ số áp k=2.2 ta có tham số :C =1.4 , R max=3.65 , Rmin =1.8 , suy ta tính giá trị: C = ¿ 2∗W µ∗( C ) 2∗0.038∗1.4 = =0.18 µ F 2 U2m 76.68 R min∗U m 1.8∗76.68 R ∗U m 3.65∗76.68 = =493Ω ≤ R ≤ max = =1000Ω I µmax 0.28 I µmax 0.28 Chọn C=0.56µF R=680Ω CHƯƠNG 3: Mơ hình tốn hệ thống truyền động điện 3.1 Sơ đồ hàm truyền 3.2 Biến đổi hàm truyền 3.2.1 Hàm truyền động : V a (s) Hàm truyền động ω (s ) - Đầu vào : Điện áp sau chỉnh lưu ( V a ) - Đầu : Tốc độ động ω - Phương trình điện áp mạch phần ứng : V a ( t )=e a ( t ) + Ra i a ( t ) + La - Suất điện động cảm ứng rotor : e a ( t )= K e Φ ia (t) - Phương trình momen điện từ : M e ( t )=K M Φ i a (t) - Phương trình mơ tả quan hệ điện - : M e ( t )−M c =J d i a( t ) dt dω (t) dt - Chuyển phương trình điện áp phần ứng sang miền Laplace : V a ( s )=E a ( s ) + ( R a + La s ) I a (s) - Chuyển phương trình suất điện động cảm ứng rotor sang miền Laplace : Ea ( s )=K e Φ ω( s) - Chuyển phương trình momen điện từ sang miền Laplace : M e ( s ) =K M Φ i a (s) - Chuyển phương trình mơ tả quan hệ điện - sang miền Laplace : M e ( s ) −M c =J s ω( s) Từ phương trình , ta rút phương trình liên hệ I a ( s ) , V a ( s ) ω ( s ) I a ( s )= V a ( s ) −K e Φ ω ( s ) K Φ I a ( s )−M c ( s ) ; ω ( s) = M La s + R a J s - Từ phương trình , suy mơ hình tốn học động điện chiều với giả thuyết momen tải số M c =const hệ thống băng tải : Mc V a (s) La s+ Ra +- I a (s ) Kb E(s) Kb M e (s) + B1 + J s ω (s ) CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN PHẦN ĐO LƯỜNG, BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ MẠCH PHẦN CỨNG TOÀN HỆ THỐNG 4.1 Tính chọn linh kiện 4.1.1 Cảm biến đo dịng điện ACS712 4.1.1.1 Sơ đồ chân cảm biến đo dòng điện ACS712 Module cảm biến dòng điện hall ACS712 30A sử dụng ic ACS712ELC-30B dựa hiệu ứng Hall chuyển dòng điện cần đo thành giá trị điện Cảm biến hall ACS712 là ic cảm biến dịng tuyến tính dựa hiệu ứng Hall Chân ACS712 xuất tín hiệu analog chân Vout biến đổi tuyến tính theo Ip (dịng điện cần đo) lấy mẫu thứ cấp DC (hoặc AC) phạm vi cho phép Tụ Cf dùng để chống nhiễu 4.1.1.2 Thơng số kĩ thuật cảm biến đo dịng điện ACS712 IC ACS712 5/20/30A Nguồn sử dụng: 5VDC Độ nhạy đầu từ 63~190mV/A Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp Độ trễ đầu để đáp ứng với đầu vào 5µs Điện trở dây dẫn 1.2mΩ Điện áp ổn định ACS 712 30A (x30B): Ip: 30A đến – 30A 4.1.1.3 Cách sử dụng cảm biến đo dòng điện ACS712 Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ Ip- chiều, dòng điện từ Ip+ đến IpVout mức điện áp tương ứng 2.5~5VDC tương ứng dòng 0~Max, mắc ngược Vout điện 2.5~0VDC tương ứng với 0~(-Max) Khi cấp nguồn 5VDC cho module chưa có dịng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp) Vout = 2.5V DC, dịng Ip (dịng tải) Max Vout=5DC, Vout tuyến tính với dòng Ip khoản 2.5~5VDC tương ứng với dòng 0~Max, để kiểm tra dùng đồng hồ VOM thang đo DC để đo Vout 4.1.1.4 Tính tốn Arduino Ecurrent = Voltage – Offsetvoltage Sensitivity Trong đó: Ecurrent: dịng điện đo adcvalue Voltage= 1024.0 ×5000( mV ): Điện áp cảm VĐK đo từ Output cảm biến Offsetvoltage: Điện áp offset (2.5V) Sensitivity: độ nhạy cảm biến (185mV/A) Adcvalue giá trị analog VĐK đọc 4.1.2 Cảm biến tốc độ IR-FC03 4.1.2.1 Sơ đồ chân của cảm biến tốc độ IR-FC03 Cảm biến đo tốc độ IR FC-03 kết hợp với vòng xoay encoder 15 lỗ, để xác định tốc độ động DC 4.1.2.2 Thông số kĩ thuật cảm biến tốc độ IR-FC03 Thơng số IC Điện áp hoạt động Tín hiệu trả Chiều rộng rãnh Kích thước Giá trị LM393 3.3V – 5VDC Analog (A0)/ Digital (D0) 5mm 32 14mm 4.1.2.3 Cách sử dụng cảm biến tốc độ IR-FC03 Khi motor quay đĩa encoder quay, lúc giá trị chân DO FC-03 chuyển đổi liên tục từ LOW sang HIGH và từ HIGH sang LOW Nguyên nhân FC-03 cấp điện, diode chân số ITR9608 phát tia hồng ngoại, tia hồng ngoại truyền thông qua lỗ đĩa encoder, phototransistor nhận tín hiệu chuyển output chân DO lên mức HIGH Ngược lại, tia hồng ngoại bị cản đĩa encoder, phototransistor khơng nhận tín hiệu, chân DO chuyển mức LOW 4.1.3 Vi điều khiển 4.1.3.1 Arduino Uno R3 Chọn vi điều khiển Arduino R3 4.1.3.2 Thông số Arduino Uno R3: Chip điều khiển ATmega328 Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V – DC Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V – DC Dòng tối đa (5V) 500mA Số chân Digital 14 (6 số PWM) Số chân Analog 6( độ phân giải 10bit) Dòng điện DC chân I/O 30 mA Bộ nhớ Flash 32KB 0.5KB dùng bootloader SRAM KB Tốc độ thạch anh 16 MHz EEPROM KB Kích thước 68.6 x 53.4 mm Trọng lượng 7g 4.1.3.3 Nguồn cấp cho Arduino Uno R3 Cấp nguồn chân 5V: Dùng nguồn 5V ổn định nối vào chân 5V GND Nếu dùng Pin dùng module LM2596 (mạch buck) để điều chỉnh điện áp pin xuống 5V cấp nguồn cho Nano 4.1.3.4 Bộ nhớ Arduino Uno R3 Vi điều khiển ATmega328 32KB cho nhớ Flash: Trong Bootloader chiến 0.5KB KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị biến khai báo sẽ được lưu ở đây Khai báo nhiều biến tốn nhiều nhớ RAM Khi nguồn liệu SRAM bị tương tự ram máy tính KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc ghi liệu vào đây không bị liệu nguồn tương tự rom máy tính 4.1.3.5 Các chân Arduino Uno R3 14 chân Digital sử dụng để làm chân đầu vào đầu Giá trị điện áp chân 5V, dòng điện chân tối đa 30mA RX0, TX1: Được sử dụng để nhận liệu (RX) truyền liệu (TX) TTL RST: Chân reset (hoạt động mức 0) Ngắt ngoài: Chân chân Từ D2 đến D12: Chân Digital (I/O) Chân D3, D5, D6, D9, D10, D11 có khả xuất xung PWM Chân A0 đến A7: Analog Input 10Bit đọc tín hiệu analog Chân A0 đến A5 chân đa năng: Có khả Analog Digital ... CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 1.1 Cơ cấu truyền động băng tải Hình 1.1 Mơ truyền động cho băng tải Đồ thị tốc độ dự kiến tải động Tốc độ dự kiến băng tải: v= m/s Bán kính rulo: r=... TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI 1.1 Cơ cấu truyền động băng tải .3 1.2 Xác định thành phần mơ men tải, mơ men qn tính hệ 1.2.1 Momen quán tính 1.2.2 Cơng thức... độ động giảm - Để thực điều khiển điện áp phần ứng điện áp kích từ, cấu trúc phần lực hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động điện phải cần có biến đổi Đối với hệ truyền động hệ truyền động