TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC pps

5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 1 1 TÌTÌ M HIM HI ỂỂ U VU V Ề ĐỘỀ ĐỘ NG CƠ NG CƠ TÌTÌ M HIM HI ỂỂ U VU V Ề ĐỘỀ ĐỘ NG CƠ NG CƠ TÌTÌ M HIM HI ỂỂ U VU V Ề ĐỘỀ ĐỘ NG CƠ NG CƠ TÌTÌ M HIM HI ỂỂ U VU V Ề ĐỘỀ ĐỘ NG CƠ NG CƠ BB ƯỚƯỚ C C BB ƯỚƯỚ C C BB ƯỚƯỚ C C BB ƯỚƯỚ C C (STEP MOTOR)(STEP MOTOR) (STEP MOTOR)(STEP MOTOR) (STEP MOTOR)(STEP MOTOR) (STEP MOTOR)(STEP MOTOR) GIGI ỚỚ I THII THI ỆỆ UU GIGI ỚỚ I THII THI ỆỆ UU GIGI ỚỚ I THII THI ỆỆ UU Động cơ bước là một loại động cơ điện có Động cơ bước là một loại động cơ điện có Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực các động cơ điện thông thường. Chúng thực các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển chuyển động góc quay hoặc các chuyển chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào động của rôto có khả năng cố định rôto vào động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết. các vị trí cần thiết. các vị trí cần thiết. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 2 2 S tep m otor có 5 đặc tính cơ bản sau: S tep m otor có 5 đặc tính cơ bản sau: S tep m otor có 5 đặc tính cơ bản sau:  Brushlesss ( không chổi than )  Brushlesss ( không chổi than )  Brushlesss ( không chổi than )  Load Independent ( độc lập với tải ):quay với  Load Independent ( độc lập với tải ):quay với  Load Independent ( độc lập với tải ):quay với tốc độ ổn định trong tầm moment của động cơ. tốc độ ổn định trong tầm moment của động cơ. tốc độ ổn định trong tầm moment của động cơ. Open loop positioning (đk vị trí vòng hở): thông  Open loop positioning (đk vị trí vòng hở): thông  Open loop positioning (đk vị trí vòng hở): thông thường ta có thể đếm xung kích ở động cơ để thường ta có thể đếm xung kích ở động cơ để thường ta có thể đếm xung kích ở động cơ để xác định vị trí nhưng trong những ứng dụng đòi xác định vị trí nhưng trong những ứng dụng đòi xác định vị trí nhưng trong những ứng dụng đòi hỏi tính chính xác cao STEP thường được sử hỏi tính chính xác cao STEP thường được sử hỏi tính chính xác cao STEP thường được sử dụng kết hợp với các cảm biến vị trí như : dụng kết hợp với các cảm biến vị trí như : encoder, biến trở encoder, biến trở  Holding Torque : có moment gi ữ l ớ n  Holding Torque : có moment gi ữ l ớ n Holding Torque : có moment gi ữ l ớ n  Excellent Response ( Đáp ứng tốt):Đáp ứng tốt  Excellent Response ( Đáp ứng tốt):Đáp ứng tốt  Excellent Response ( Đáp ứng tốt):Đáp ứng tốt khi khởi động, dừng lại và đảo chiều quay một khi khởi động, dừng lại và đảo chiều quay một khi khởi động, dừng lại và đảo chiều quay một cách dễ dàng. cách dễ dàng. Phân loạ i: Phân loạ i: Phân loạ i: Có 3 loạ i step motor cơ bả n: Có 3 loạ i step motor cơ bả n: Có 3 loạ i step motor cơ bả n:  Động cơ nam châm vĩnh cửu : Roto đ ượ c  Động cơ nam châm vĩnh cửu : Roto đ ượ c  Động cơ nam châm vĩnh cửu : Roto đ ượ c t ừ hó a. t ừ hó a. t ừ hó a. Độ ng cơ từ t r ở thay đổi : Rotor đ ượ c xẻ  Độ ng cơ từ t r ở thay đổi : Rotor đ ượ c xẻ  Độ ng cơ từ t r ở thay đổi : Rotor đ ượ c xẻ rã nh nhỏ rã nh nhỏ  Động cơ lai : K ế t h ợ p 2 kỹ thu ậ t trên.  Động cơ lai : K ế t h ợ p 2 kỹ thu ậ t trên.  Động cơ lai : K ế t h ợ p 2 kỹ thu ậ t trên. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 3 3 Độ ng cơ nam châm vĩ nh c ử u: I. Độ ng cơ nam châm vĩ nh c ử u: I. Độ ng cơ nam châm vĩ nh c ử u: Loạ i nà y cò n đ ượ c chia ra là m 2 loạ i nhỏ là : Loạ i nà y cò n đ ượ c chia ra là m 2 loạ i nhỏ là : Loạ i nà y cò n đ ượ c chia ra là m 2 loạ i nhỏ là : Độ ng cơ b ướ c đơn c ự c và l ưỡ ng c ự c Độ ng cơ b ướ c đơn c ự c và l ưỡ ng c ự c Độ ng cơ b ướ c đơn c ự c và l ưỡ ng c ự c 1. Độ ng cơ đơn c ự c: 1. Độ ng cơ đơn c ự c: 1. Độ ng cơ đơn c ự c: a) C ấ u Tạ o: a) C ấ u Tạ o: a) C ấ u Tạ o:  Roto: được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu.  Roto: được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu.  Roto: được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu. Chia thành các răng N, S xen kẽ. Chia thành các răng N, S xen kẽ. Chia thành các răng N, S xen kẽ. Stato: được cấu tạo bởi 2 cuộn dây bố trí trực  Stato: được cấu tạo bởi 2 cuộn dây bố trí trực  Stato: được cấu tạo bởi 2 cuộn dây bố trí trực giao với nhau. Mỗi cuộn dây lại được chia giao với nhau. Mỗi cuộn dây lại được chia giao với nhau. Mỗi cuộn dây lại được chia thành 2 phần bố trí xuyên tâm đối. Giữa các thành 2 phần bố trí xuyên tâm đối. Giữa các thành 2 phần bố trí xuyên tâm đối. Giữa các cuộn dây này có một đầu ra để nối với dương cuộn dây này có một đầu ra để nối với dương cuộn dây này có một đầu ra để nối với dương nguồn. Động cơ loại này thường có 6 đầu ra. nguồn. Động cơ loại này thường có 6 đầu ra. nguồn. Động cơ loại này thường có 6 đầu ra. Đầu 1 , 2 thường được nối với cực dương. Các Đầu 1 , 2 thường được nối với cực dương. Các Đầu 1 , 2 thường được nối với cực dương. Các đầu 1 a, 1 b, 2 a và 2 b được lần lượt nối đất sẽ đầu 1 a, 1 b, 2 a và 2 b được lần lượt nối đất sẽ đầu 1 a, 1 b, 2 a và 2 b được lần lượt nối đất sẽ quyết định chiều quay của động cơ. quyết định chiều quay của động cơ. quyết định chiều quay của động cơ. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 4 4 b) Hoạ t đ ộ ng: b) Hoạ t đ ộ ng: b) Hoạ t đ ộ ng: Phương phá p 1 : (Full step) Phương phá p 1 : (Full step) Phương phá p 1 : (Full step)  Mấu 1 nằm ở cực trên và dưới của stator, còn  Mấu 1 nằm ở cực trên và dưới của stator, còn  Mấu 1 nằm ở cực trên và dưới của stator, còn mấu 2 nằm ở hai cực bên phải và bên trái mấu 2 nằm ở hai cực bên phải và bên trái mấu 2 nằm ở hai cực bên phải và bên trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen kẽ trên với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen kẽ trên vòng tròn. vòng tròn. vòng tròn.  Dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1  Dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1  Dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. đó cực còn lại của stator là cực Nam. đó cực còn lại của stator là cực Nam.  Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2 , rotor  Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2 , rotor Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2 , rotor sẽ quay 30 0 , hay 1 bước. Để quay động cơ sẽ quay 30 0 , hay 1 bước. Để quay động cơ sẽ quay 30 , hay 1 bước. Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mấu của đông cơ theo dãy . vào hai mấu của đông cơ theo dãy . vào hai mấu của đông cơ theo dãy . M ấ u 1 a: 100010001000  M ấ u 1 a: 100010001000  M ấ u 1 a: 100010001000  M ấ u 1 b: 001000100010  M ấ u 1 b: 001000100010  M ấ u 1 b: 001000100010 M ấ u 2 a: 010001000100  M ấ u 2 a: 010001000100  M ấ u 2 a: 010001000100  M ấ u 2 b: 000100010001  M ấ u 2 b: 000100010001  M ấ u 2 b: 000100010001  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 5 5  Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 n ử a cu ộ n dây có  Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 n ử a cu ộ n dây có  Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 n ử a cu ộ n dây có đi ệ n 1 a ho ặ c 1 b ho ặ c 2 a ho ặ c 2 b vì v ậ y để đi ệ n 1 a ho ặ c 1 b ho ặ c 2 a ho ặ c 2 b vì v ậ y để đi ệ n 1 a ho ặ c 1 b ho ặ c 2 a ho ặ c 2 b vì v ậ y để th ự c hi ệ n h ế t 1 vò ng quay đ ộ ng cơ phả i di th ự c hi ệ n h ế t 1 vò ng quay đ ộ ng cơ phả i di th ự c hi ệ n h ế t 1 vò ng quay đ ộ ng cơ phả i di chuy ể n 1 b ướ c . Nên gọ i là đi ề u khi ể n 1 b ướ c. chuy ể n 1 b ướ c . Nên gọ i là đi ề u khi ể n 1 b ướ c. chuy ể n 1 b ướ c . Nên gọ i là đi ề u khi ể n 1 b ướ c. Phương phá p 2 (Full step) Phương phá p 2 (Full step) Phương phá p 2 (Full step) Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m 2 n ử a cu ộ n dây đ ượ c c ấ p  Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m 2 n ử a cu ộ n dây đ ượ c c ấ p  Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m 2 n ử a cu ộ n dây đ ượ c c ấ p đi ệ n để là m tăng momen củ a đ ộ ng cơ. đi ệ n để là m tăng momen củ a đ ộ ng cơ. đi ệ n để là m tăng momen củ a đ ộ ng cơ.  M ấ u 1 a: 110011001100  M ấ u 1 a: 110011001100  M ấ u 1 a: 110011001100 M ấ u 1 b: 001100110011  M ấ u 1 b: 001100110011  M ấ u 1 b: 001100110011  M ấ u 2 a: 011001100110  M ấ u 2 a: 011001100110  M ấ u 2 a: 011001100110 M ấ u 2 b: 100110011001  M ấ u 2 b: 100110011001  M ấ u 2 b: 100110011001  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  Phương phá p 3 : (Half step) Phương phá p 3 : (Half step) Phương phá p 3 : (Half step) K ế t h ợ p cả 2 pp trên khi đ ó đ ộ ng cơ di chuy ể n  K ế t h ợ p cả 2 pp trên khi đ ó đ ộ ng cơ di chuy ể n  K ế t h ợ p cả 2 pp trên khi đ ó đ ộ ng cơ di chuy ể n m ỗ i b ướ c 15 0 m ỗ i b ướ c 15 0 m ỗ i b ướ c 15 0  M ấ u 1 a: 11000001110000011100000111  M ấ u 1 a: 11000001110000011100000111  M ấ u 1 a: 11000001110000011100000111 M ấ u 1 b: 00011100000111000001110000  M ấ u 1 b: 00011100000111000001110000  M ấ u 1 b: 00011100000111000001110000  M ấ u 2 a: 01110000011100000111000001  M ấ u 2 a: 01110000011100000111000001  M ấ u 2 a: 01110000011100000111000001 M ấ u 2 b: 00000111000001110000011100  M ấ u 2 b: 00000111000001110000011100  M ấ u 2 b: 00000111000001110000011100  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  Đ ể tăng đ ộ phân giả i củ a step motor thì ta tăng Đ ể tăng đ ộ phân giả i củ a step motor thì ta tăng Đ ể tăng đ ộ phân giả i củ a step motor thì ta tăng s ố c ự c. s ố c ự c. s ố c ự c. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 6 6 2 . Độ ng cơ l ưỡ ng c ự c: 2 . Độ ng cơ l ưỡ ng c ự c: 2 . Độ ng cơ l ưỡ ng c ự c: C ấ u tạ o: a) C ấ u tạ o: a) C ấ u tạ o: - Bao g ồ m 2 cu ộ n dây nhưng ko có dây trung - Bao g ồ m 2 cu ộ n dây nhưng ko có dây trung - Bao g ồ m 2 cu ộ n dây nhưng ko có dây trung tâm ở gi ữ a m ỗ i cu ộ n dây. tâm ở gi ữ a m ỗ i cu ộ n dây. tâm ở gi ữ a m ỗ i cu ộ n dây. Vì th ế dò ng đi ệ n sẽ chạ y Vì th ế dò ng đi ệ n sẽ chạ y Vì th ế dò ng đi ệ n sẽ chạ y t ừ đ ầ u nà y đế n đ ầ u kia t ừ đ ầ u nà y đế n đ ầ u kia t ừ đ ầ u nà y đế n đ ầ u kia củ a cu ộ n dây củ a cu ộ n dây củ a cu ộ n dây Momen sinh ra l ớ n Momen sinh ra l ớ n Momen sinh ra l ớ n b) Hoạ t đ ộ ng: b) Hoạ t đ ộ ng: b) Hoạ t đ ộ ng: Phương phá p 1 : Phương phá p 1 : Phương phá p 1 : Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 cu ộ n dây củ a đ ộ ng Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 cu ộ n dây củ a đ ộ ng Tạ i m ỗ i th ờ i đi ể m chỉ có 1 cu ộ n dây củ a đ ộ ng cơ đ ượ c c ấ p đi ệ n . cơ đ ượ c c ấ p đi ệ n . cơ đ ượ c c ấ p đi ệ n .  1 a: + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0  1 a: + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0  1 a: + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 1 b: – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0  1 b: – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0  1 b: – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0  2 a: 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 –  2 a: 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 –  2 a: 0 + 0 – 0 + 0 – 0 + 0 –  2 b: 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 +  2 b: 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 +  2 b: 0 – 0 + 0 – 0 + 0 – 0 +  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  Ở phương phá p nà y thì công su ấ t tiêu thụ củ a Ở phương phá p nà y thì công su ấ t tiêu thụ củ a Ở phương phá p nà y thì công su ấ t tiêu thụ củ a đ ộ ng cơ th ấ p . đ ộ ng cơ th ấ p . đ ộ ng cơ th ấ p . 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 7 7 Phương phá p 2 : Phương phá p 2 : Phương phá p 2 : 1 a: + + – – + + – – + + – –  1 a: + + – – + + – – + + – –  1 a: + + – – + + – – + + – –  1 b: – – + + – – + + – – + +  1 b: – – + + – – + + – – + +  1 b: – – + + – – + + – – + + 2 a: – + + – – + + – – + + –  2 a: – + + – – + + – – + + –  2 a: – + + – – + + – – + + –  2 b: + – – + + – – + + – – +  2 b: + – – + + – – + + – – +  2 b: + – – + + – – + + – – +  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  Cả 2 cu ộ n dây đ ượ c c ấ p đi ệ n cù ng lú c nên Cả 2 cu ộ n dây đ ượ c c ấ p đi ệ n cù ng lú c nên Cả 2 cu ộ n dây đ ượ c c ấ p đi ệ n cù ng lú c nên momen lú c nà y là c ự c đ ạ i và công su ấ t tiêu momen lú c nà y là c ự c đ ạ i và công su ấ t tiêu momen lú c nà y là c ự c đ ạ i và công su ấ t tiêu thụ l ớ n. thụ l ớ n. thụ l ớ n. II. Độ ng cơ t ừ tr ở thay đ ổ i II. Độ ng cơ t ừ tr ở thay đ ổ i II. Độ ng cơ t ừ tr ở thay đ ổ i C ấ u tạ o:  C ấ u tạ o:  C ấ u tạ o: Th ườ ng có 3 cu ộ n dây đ ượ c đ ấ u như trong hì nh. Th ườ ng có 3 cu ộ n dây đ ượ c đ ấ u như trong hì nh. Th ườ ng có 3 cu ộ n dây đ ượ c đ ấ u như trong hì nh. 3 cu ộ n dây có 1 đ ầ u đ ượ c n ố i chung v ớ i nhau 3 cu ộ n dây có 1 đ ầ u đ ượ c n ố i chung v ớ i nhau 3 cu ộ n dây có 1 đ ầ u đ ượ c n ố i chung v ớ i nhau và th ườ ng đ ượ c n ố i lên c ự c dương củ a ngu ồ n. và th ườ ng đ ượ c n ố i lên c ự c dương củ a ngu ồ n. và th ườ ng đ ượ c n ố i lên c ự c dương củ a ngu ồ n. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 8 8 Hoạ t đông: Hoạ t đông: Hoạ t đông: Đ ể cho đ ộ ng cơ quay ta chỉ c ầ n c ấ p đi ệ n Đ ể cho đ ộ ng cơ quay ta chỉ c ầ n c ấ p đi ệ n Đ ể cho đ ộ ng cơ quay ta chỉ c ầ n c ấ p đi ệ n cho 3 cu ộ n dây luân phiên và liên tụ c như cho 3 cu ộ n dây luân phiên và liên tụ c như cho 3 cu ộ n dây luân phiên và liên tụ c như sau: sau: sau:  Cu ộ n 1 : 100100100100  Cu ộ n 1 : 100100100100  Cu ộ n 1 : 100100100100  Cu ộ n 2 : 010010010010  Cu ộ n 2 : 010010010010  Cu ộ n 3 : 001001001001  Cu ộ n 3 : 001001001001  Cu ộ n 3 : 001001001001  Th ờ i gian   Th ờ i gian   Th ờ i gian  III. Độ ng cơ lai. III. Độ ng cơ lai. III. Độ ng cơ lai. L à loại kết h ợ p giữa L à loại kết h ợ p giữa L à loại kết h ợ p giữa STEP từ thông thay STEP từ thông thay STEP từ thông thay đổi và loại nam châm đổi và loại nam châm đổi và loại nam châm vĩnh cửu. rotor cho vĩnh cửu. rotor cho vĩnh cửu. rotor cho động cơ STEP lai có nhiều răng, giống nh ư loại động cơ STEP lai có nhiều răng, giống nh ư loại động cơ STEP lai có nhiều răng, giống nh ư loại từ thông thay đổi, chứa lõi từ hóa tròn đồng t â m từ thông thay đổi, chứa lõi từ hóa tròn đồng t â m từ thông thay đổi, chứa lõi từ hóa tròn đồng t â m xoay quanh trục của nó. Răng của rotor tạo xoay quanh trục của nó. Răng của rotor tạo xoay quanh trục của nó. Răng của rotor tạo đường dẫn giúp định hướng cho từ thông ưu đường dẫn giúp định hướng cho từ thông ưu đường dẫn giúp định hướng cho từ thông ưu tiên vào trong lỗ không khí. tiên vào trong lỗ không khí. tiên vào trong lỗ không khí. STEP la i hoạ t đ ộ ng gi ố ng như loạ i đơn c ự c và STEP la i hoạ t đ ộ ng gi ố ng như loạ i đơn c ự c và l ưỡ ng c ự c. l ưỡ ng c ự c. l ưỡ ng c ự c. 5 / 28 / 2011 5 / 28 / 2011 9 9  M ạ ch đi ề u khi ể n đơn giả n:  M ạ ch đi ề u khi ể n đơn giả n:  M ạ ch đi ề u khi ể n đơn giả n: . THII THI ỆỆ UU GIGI ỚỚ I THII THI ỆỆ UU Động cơ bước là một loại động cơ điện có Động cơ bước là một loại động cơ điện có Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt. số các động cơ điện thông thường. Chúng thực các động cơ điện thông thường. Chúng thực các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến chất là một động cơ đồng. step motor cơ bả n: Có 3 loạ i step motor cơ bả n: Có 3 loạ i step motor cơ bả n:  Động cơ nam châm vĩnh cửu : Roto đ ượ c  Động cơ nam châm vĩnh cửu : Roto đ ượ c  Động cơ nam châm