Đề tài nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm mạch điều khiển tốc độ 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 nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện tử. Và việc ứng dụng các kỹ thuật này vào thực tế sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người.Để góp một phần nhỏ vào việc này em đã thực hiện đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển động cơ bước ” thông qua đề tài này em sẽ có những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang của mình trên con đường đã chọn. Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã được học ở trường, qua một số sách, tài liệu có liên quan cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy và các bạn đồ án chuyên ngành của em đã hoàn thành. Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và trình bày nhưng không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn, vì vậy em rất mong các thầy, cô giáo cùng các bạn đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án môn học này hoàn thiện hơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II ĐỀ TÀI: Nghiên cứu, thiết kế thử nghiệm mạch điều khiển tốc độ động bước pha Hưng Yên – 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử , kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Và việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người.Để góp phần nhỏ vào việc em thực đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển động bước ” thơng qua đề tài em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Văn Thắng bạn đồ án chuyên ngành em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, em mong thầy, cô giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đồ án mơn học hồn thiện LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài mặc dù gặp phải rất nhiều những vấn đề khó khăn song với hướng dẫn của thầy với chỉ bảo của thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử lỗ lực không ngừng của nhóm, đến chúng em đã hoàn thành đề tài Tuy nhiên, kiến thức của chúng em còn hạn chế, nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót Vì chúng em rất mong nhận những ý kiến đóng góp chân thành từ phía thầy, thầy giáo Khoa Điện – Điện Tử bạn đọc để đề tài của chúng em ngày hoàn thiện phát triển lên mức cao thời gian gần nhất Sau thời gian thực đề tài khoa, chúng em đã học hỏi rất nhiều kinh nghiệm kiến thức Các thầy cô gióa khoa đã nhiệt tình chỉ bảo Đặc biệt hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy đã giúp chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày… tháng… năm 2021… Chữ ký giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC PHA .10 1.1 Giới thiệu động bước : .10 1.1.1 Cấu tạo động bước : 10 1.1.2 Phân loại động : 11 1.1.3 Giới thiệu động bước A16K-M569 : 13 1.2 Một số phương pháp điều khiển động bước : .13 1.3 Ứng dụng động bước : 15 1.4 Driver MD5-HD14 : 15 1.4.1 Giới thiệu driver MD5-HD14 : 15 1.5 PLC Mitsubishi: 21 1.5.1 Sơ lược PLC MitShuBiShi: 21 1.5.1.1 Sơ lược PLC FX1N: 22 1.5.1.2 Chức khả mở rộng PLC: 22 1.5.1.3 Đặc điểm chi tiết PLC FX-1N: 23 1.5.1.4 Các modul có khả kết nối PLC FX-1N: 23 1.5.1.5 Nguồn cung cấp: 24 1.5.1.6 Ngõ Vào Ra (RELAY-TRANSISTOR): 26 1.5.1.7 Khảo Sát Tập Lệnh PLC FX-1N: 28 1.5.1.8 Một số lệnh bản: 33 1.5.2 Thông số kĩ thuật : 38 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 39 ĐỘNG CƠ BƯỚC PHA 39 2.1 Sơ đồ khối mô tả công nghệ : 39 2.2 Tính tốn lựa chọn thiết bị : 40 2.2.1 Tính chọn động bước pha : 40 2.2.2 Tính chọn driver : 41 2.2.3 Tính chọn khối nguồn : 42 2.3 Sơ đồ kết nối khối điều khiển: 43 2.4 Sơ đồ kết nối driver động : 43 2.5 Thiết kế sơ đồ đấu nối toàn mạch : 44 2.6 Chương trình plc : 44 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 45 KẾT LUẬN 45 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 : Cấu tạo động bước………………… … ………………… Hình 1.2 : Động bước đơn cực………………………………………… 10 Hình 1.3 : Động bước lưỡng cực………………………………………… 10 Hình 1.4 : Động bước nam châm vĩnh cửu ………………………………11 Hình 1.5 : Động bước biến đổi điện trở………………………………… 11 Hình 1.6 : Động bước đồng lai…………………………………….… 12 Hình 1.7: Thông số động bước A16K-M56…………… … 12 Hình 1.8 :Driver MD5-HD14………………………………………… … 15 Hình 1.9: Sơ đồ kết nối cổng input output driver………………… 18 Hình 1.10 : Sơ đồ điều khiển động bước pha……………….…… … 19 Hình 1.11 : Bảng trạng thái: Full step…………………………………….… 19 Hình 1.12: Datasheet Driver MD5-HD14…… ……………………… 20 Hình 1.13: Bảng tóm tắt thơng số chức họ PLC FX-1N… … 22 Hình 1.14 Tóm tắt thơng số nguồn cung cấp AC DC họ PLC FX-1N …24 Hình 1.15: Sơ đồ mạch điện đấu nối FX-1N với nguồn điện AC ……….… 25 Hình 1.16: Sơ đồ mạch điện đấu nối FX-1N với nguồn điện DC………… 26 Hình 1.17 Bảng yêu cầu nguồn tác động ngõ vào 24VDC ….…26 Hình 1.18 Các yêu cầu nguồn tác động ngõ vào 110VAC cho khối mở rộng ……………………………………………………… ………………… …27 Hình 1.19 Quy định các giá trị định mức cho ngõ relay Transistor ………………………………………………… ……………… … …33 Hình1.20 Các thơng số tốn hạng giới hạn cho phép PLC FX1N …………………………………………………………… …………… …37 Hình1.21: PLC FX1N-24MT……………………………………………… 38 Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch……………………………………… ……38 Hình 2.2: Lưu đồ thuật tốn chương trình vi xử lý…………………….39 Hình 2.3: Hình ảnh thực tế động bước A16k-M569… …………… 40 Hình 2.4: Hình ảnh thực tế driver MD5-HD14……………………… ……40 Hình 2.5: Nguồn tổ ong 24v/5A………………………………………… 41 Hình 2.6: Sơ đồ điều khiển…………………………………… …….…… 42 Hình 2.7: Sơ đồ kết nối Driver động cơ……………………… ……….42 Hình 2.8: Sơ đồ kết nối tồn mạch……………………………… ……… 43 Hình 2.9: Ảnh thực tế sản phẩm hoàn thiện…… ………………………… GIỚI THIỆU CHUNG Mục tiêu đề tài : - Tìm hiểu nguyên lý, chức tác dụng của động bước - Tìm hiểu chức năng, tác dụng của cá linh kiện thiết bị điện tử - Hoàn thành sản phẩm mạch điều khiển động bước :quay thuận ,quay nghịch quay nhanh ,quay chậm - Rèn luyện cho sinh viên cách tự học, đôi với thực hành khả Ý nghĩa đề tài : Để giúp sinh viên có thể nâng cao kiến thức, tổng hợp nâng cao kỹ chuyên nghành kiến thức ngồi thực tế Đề tài cịn thiết kế chế tạo thiết bị, mơ hình tạo tiền đề nguồn tài liệu cho học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu học tập Những kết thu sau hoàn thành đề tài trước tiên giúp chúng em hiểu sâu Driver, động bước, phương pháp điều khiển động bước động servo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC PHA 1.1 Giới thiệu động bước : Hình 1.1 : Cấu tạo động bước Động bước ( Step Motor - Stepper Motor hay Stepping Motor ) là thiết bị điện, chuyển đổi lượng điện thành Ngồi ra, động điện khơng chổi than, đồng bộ, chia vịng quay đầy đủ thành số bước mở rộng Trục động quay qua góc cố định cho xung rời rạc Khi chuỗi xung áp dụng, chuyển qua góc định Góc mà trục động bước quay cho xung gọi góc bước, thường biểu thị độ Nếu góc bước nhỏ số bước vịng quay lớn độ xác vị trí thu lớn Các góc bước lớn tới 90 độ nhỏ đến 0,72 độ, nhiên, góc bước thường sử dụng 1,8 độ, 2,5 độ, 7,5 độ 15 độ 1.1.1 Cấu tạo động bước : Cấu tạo động bước giống với động DC Nó có nam châm vĩnh cửu rotor Rotor trung tâm quay lực tác dụng lên Rơto bao quanh số stato quấn cuộn từ tính Stator đặt gần tốt với rôto để từ trường stator ảnh hưởng đến chuyển động rôto Để điều khiển động bước, stator cấp nguồn Trong trường hợp này, stato từ hóa hoạt động cực điện từ tác dụng lực đẩy lên rơto đẩy di chuyển bước Thay từ hóa khử từ stator di chuyển rơto bước cho phép xoay với kiểm soát tuyệt vời 10 ... ngành tự động hóa, đặc biệt các? ?thiết bị cần điều khiển xác Những ứng dụng cụ thể động bước trong ngành tự động hóa là: thiết bị điều khiển robot, điều khiển định vị quan hệ trắc, điều khiển tiêu... quay với tốc độ 30 vịng / phút tồn bước Tốc độ quay động thay đổi tùy thuộc vào cài đặt độ phân giải - Tốc độ quay = 30 vòng / phút / độ phân giải - Động quay theo hướng CCW chế độ đầu vào xung... nguồn tài liệu để nghiên cứu học tập Những kết thu sau hoàn thành đề tài trước tiên giúp chúng em hiểu sâu Driver, động bước, phương pháp điều khiển động bước động servo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG