ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 2 CHƢƠNG I – TỔNG QUAN I./ Các ứng dụng phổ biến của vitme trong thực tế hiện nay 3 II/Giới thiệu hoạt động mô hình thực hiện 4 III/Chương trình sử dụng trong đồ án 4 CHƢƠNG II – THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ I./Thiết kế cơ cấu cơ khí 5 II./Tính bền cơ cấu cơ khí trên SolidWorks 6 CHƢƠNG III – THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN I./Thiết lập sơ đồ khối của mô hình động cơ bước trên Matlab Simulink 9 II./Khảo sát các kết quả 9 III./Kết luận 10 CHƢƠNG IV SƠ ĐỒ MẠCH DRIVER CHO ĐỘNG CƠ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐK Thiết kế mạch công suất và mạch điều khiển 11 CHƢƠNG V – LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN I./Lưu đồ giải thuật điều khiển 13 II./Nguyên lý hoạt động động cơ bước 14 III./Chương trình C# trên máy tính 16 CHƢƠNG VI – THÍ NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN I./Kết quả thực nghiệm 17 II./Kết luận 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ PHỤ LỤC I./Tài liệu tham khảo 18 II./Phụ lục 19 ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN I/ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VITME TRONG THỰC TẾ HIỆN NAY Bộ truyền động Vitme-Đai ốc hiện nay được ứng dụng rất nhiều và là một thành phần gần như không thể thiếu trong các hệ thống dẫn động ,các thiết bị máy móc công nghiệp củng như dân dụng ,thiết bị hàng không ,quân sự… Ví dụ như máy CNC , các cánh tay Robot… Các máy dân dụng như các ổ CD , máy photocoppy… ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 4 II/ GIỚI THIỆU HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH THỰC HIỆN Nhiệm vụ trong đồ án này là điều khiển vị trí của vitme – đai ốc ,sử dụng động cơ bước và cảm biến analog. Hình 2: Mô hình thực hiện Tín hiệu điều khiển truyền từ máy tính đến vi điều khiển (PIC) qua cổng COM, Vi điều khiển đọc ADC về và xử lý và ra quyết định cho động cơ quay Khi động cơ quay trục vítme được nối với động cơ bằng nối trục cũng chuyển động quay và đai ốc chuyển động thẳng. III. CHƢƠNG TRÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN - Chương trình Solidworks 2010: Thiết kế mô hình 3D - Chương trình SolidWorks 2D Editor 2010 :Dùng biểu diễn bản vẽ lắp 2D - Chương trình AutoCad 2007 :Dùng biểu diễn bản vẽ lắp 2D - Chương trình Orcad 9.2 : thiết kế mạch điện điều khiển, xuất Layout - Chương trình Visual Studio 2008(C#) :thiết kế chương trình điều khiển ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 5 CHƢƠNG II THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ I/THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ : SƠ ĐỒ ĐỘNG Driver Động cơ Cảm biếnVi xử lý4 1 5 2 3 Trong đó : (1) là step motor (động cơ bước) (2) là khớp nối trục ,cơ cấu vit-đai ốc (3) là cảm biến vị trí (analog ) (4) là bộ vi xử lý và điều khiển (5) là Transistor Driver Tính toán vận tốc động cơ: Yêu cầu: Thiết kế hệ thống vít me đai ốc với vận tốc bàn trượt từ 2 –> 5mm/s. Chọn vít me có bước vít 1,2 mm đường kính ngoài D = 8mm . Vận tốc trục vít me: V v = bt V p Với V bt = 2 –> 5mm/s ta tính được vận tốc trục vít me từ 100 vòng/phút – 250 vòng/phút Chọn hộp giảm tốc 2 cấp với tỷ số truyền tổng là 6. Từ đó ta chọn được vận tốc của động cơ là: V dc = V bt U = 600 ->1500 vòng/phút Ta chọn loại động cơ có vận tốc tối đa là 1500 vòng/phút ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 6 II.TÍNH BỀN CƠ CẤU TRÊN SOLIDWORKS Mô hình tính bền với bộ thông số: bước ren bằng 1,2 mm, chiều dài L1 =140mm, chiều dài vitme L2 = 117mm , đường kính đỉnh ren D=8mm, đường kính chân ren d = 4mm Các chi tiết phụ khác :ổ bi,nối trục ,bể chặn, công tắc hành trình, biến trở… Ta sử dụng SolidWorks Simulation để thiết lập các biểu đồ ứng suất, chuyển vị và sức căng của cơ cấu. Với tải là con chạy, cơ cấu chịu lực là vitme và thanh trượt. Hình 5: Biểu đồ ứng suất ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 7 Hình 6: Biểu đồ chuyển vị Hình 7: Biểu đồ sức căng ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 8 Hình 8: Biểu đồ hệ số an toàn Qua các biểu đồ, ta thấy kết cấu cơ khí hoàn toàn đáp ứng được các đòi hỏi về sức bền. ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 9 CHƢƠNG III THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MATLAB SIMULINK Yêu cầu đặt ra: Sử dụng Matlab Simulink mô phỏng điều khiển động cơ bước đến vị trí mong muốn trong thời gian cho trước (ví dụ là 2s). I. Thiết lập sơ đồ khối của mô hình động cơ trên Matlab Simulink Ta sử dụng SimElectronic để mô phỏng hoạt động của động cơ. Trên cửa sổ Simulink ta thiết lập hệ thống sơ đồ khối như sau: Hình 9 II.KHẢO SÁT CÁC KẾT QUẢ: Ta thử khảo sát kết quả sau khi động cơ quay lần lượt 10, 15, 20, 25 bước. Các biểu đồ thu được là như sau: ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 10 III.NHẬN XÉT: Các kết quả thu được vẫn chưa cho ta thấy được rõ ràng sự vận động của động cơ bước trong mô phỏng Matlab, như vậy, việc khảo sát động cơ bước trên Matlab Simulink là rất phức tạp. Qua đó có thể thấy rằng, việc sử dụng PID để điều chỉnh bề rộng xung nhằm mục đích giảm thời gian đạt đến vị trí mong muốn của động cơ bước trong trường hợp này (mô phỏng trên Matlab) là hết sức khó khăn. Ở thời điểm hiện tại, do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên trong nội dung đồ án chúng em chưa thể thực hiện được. Chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu thêm về vấn đề này trong thời gian sắp tới. ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 11 CHƢƠNG IV SƠ ĐỒ MẠCH DRIVER CHO ĐỘNG CƠ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐK THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Thiết kế mạch công suất và mạch điều khiển bằng phần mềm orcad 9.2 ta được mạch nguyên lý như hình sau: Hình 12:mạch điều khiển Nguyên lý hoạt động: mạch điểu khiển gồm :nguồn cấp cho toàn bộ mạch,ta sử dụng PIC16F87 giao tiếp với máy tính bẳng cổng com qua RS232,khối cảm biến analog và 2 limit swich để giới hạn hành trình. Tín hiệu được truyền từ máy tính qua giao tiếp cổng com đựơc PIC16F887 xử lý,PIC cấp xung qua các chân RD0 đến RD4 để đi đến mạch công suất điều khiển động cơ. [...]... sender, EventArgs { dapung.Text = " "; } private void label1_Click(object sender, EventArgs e) { } } 22 ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… Mạch vẽ bằng SolidWorks 2010: 23 ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… Các hình ảnh trong quá trình thƣc hiện đồ án 24 ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 25 ... Xy) { QUAY_THUAN(); SET_ADC(); Y=READ_ADC(); y1=y/17.1; putc((int8)y); } } VOID MAIN() { while(TRUE) { enable_interrupts(int_rb); 20 ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… enable_interrupts(INT_RDA); enable_interrupts(global); }}  Chƣơng trình c# using using using using using using using using System; System.Collections.Generic; System.ComponentModel;... (set.Text,10 ); if (data > 55) serialPort1.Write(new byte[] { 55 }, 0, 1); else if (data . mạch điện điều khiển, xuất Layout - Chương trình Visual Studio 2008(C#) :thiết kế chương trình điều khiển ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 5 CHƢƠNG II THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ. CHƢƠNG II – THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ I. /Thiết kế cơ cấu cơ khí 5 II./Tính bền cơ cấu cơ khí trên SolidWorks 6 CHƢƠNG III – THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN I. /Thiết lập sơ đồ. ĐAMH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ……… 11 CHƢƠNG IV SƠ ĐỒ MẠCH DRIVER CHO ĐỘNG CƠ VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐK THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Thiết kế mạch công