Điều khiển tốc độ là một yêu cầu cần thiết tất yếu của các máy sản xuất. Ta biết rằng hầu hết các máy sản xuất đòi hỏi có nhiều tốc độ, tùy theo từng công việc, điều kiện làm việc mà
Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 Chơng 2 các phơng pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động cơ điện một chiều Hiện nay do công nghệ mạch tổ hợp phát triển mạnh mẽ nên giá thành các thiết bị IC rất hạ. Trong công nghiệp kỹ thuật điều khiển số đợc áp dụng một cách rất rộng rãi. ở mức độ đơn giản, có thể thực hiện bộ điều khiển bằng các IC rời rạc cỡ nhỏ. ở mức độ trung bình có thể sử dụng các àP và các thiết bị ngoại vi đơn giản. ở những máy móc và hệ thống phức tạp yêu cầu đặc tính kỹ thuật cao có thể sử dụng microcomputer. Các hệ vi xử lý trong công nghiệp trớc năm 1976 thờng sử dụng loại 4 bit nh 4004, 4040. Khoảng từ những năm 1977 đến 1985 trên thị trờng khá phổ biến loại 8 bít nh 8080, 8085, Z80 . Hiện nay các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao ngời ta thờng sử dụng các hệ vi xử lý 16 bits hoặc 32 bits. Phơng pháp điều khiển xung Transistor Hình2.1: Sơ đồ nguyên lý ghép nối máy tính điều khiển tốc độ động cơ Trong đó: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 KĐCS: bộ khuếch đại công suất. ĐC: động cơ điện một chiều. FT : máy phát tốc. CL : mạch chỉnh lu điện áp cho máy phát tốc. Máy tính ngoài chức năng làm bộ so sánh, tạo chơng trình điều khiển tốc độ và định chiều quay cho động cơ còn làm chức năng của bộ biến đổi tín hiệu điều khiển. Tín hiệu ra của bộ DAC là các xung vuông có độ rộng thay đổi T = f(E). với E là sai lệch giữa giá trị thực và giá trị đặt. Bộ khuếch đại công suất chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ phối hợp tải, cung cấp dòng điện để động cơ làm việc. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 Nguyên lý hoạt động của mạch. Khuếch đại thuật toán làm nhiệm vụ của bộ phận kênh. Khi đầu vào (-) có tín hiệu U1> 0 còn U2 = 0 thì đầu ra khuếch đại thuật toán bão hoà âm. Thế âm đặt vào các chân bazơ của Transistor T1 và T3 do đó T3 phân cực thuận nên dẫn còn T1 phân cực ngợc nên khoá. T3 dẫn nên T4 dẫn và động cơ quay theo chiều thuận. Khi U1 = 0 và U2 > 0 thì đầu ra khuếch đại thuật toán bão hoà dơng làm cho Transistor T1 và T2 dẫn làm cho động cơ sẽ quay theo chiều ngợc. Cuộn dây L và tụ C dùng để san bằng điện áp ra của động cơ khi đảo chiều quay. Hiện tợng này đợc giải thích nh sau: ta biết rằng máy điện một chiều có thể làm việc ở chế độ động cơ hoặc chế độ máy phát. Khi ta đặt điện áp kích từ hay điện áp phần ứng cho máy điện thì sẽ sinh ra trong máy điện một mômen làm quay rotor và máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ. Ngợc lại khi quay rotor của máy điện một chiều và đặt điện áp kích từ cho nó lúc này máy điện một chiều làm việc ở chế độ máy phát. Khi ta đảo chiều quay của động cơ điện một chiều, lúc đó ta không đặt điện áp vào phần ứng động cơ nữa (Uu = 0) nhng động cơ vẫn quay theo quán tính vẫn có kích từ do vậy ở phần ứng động cơ ta có một sức điện động và động cơ làm việc ở chế độ máy phát. Độ lớn của sức điện động này phụ thuộc vào tốc độ động cơ lúc đảo chiều. )t(n.C)t(Ec= Sức điện động này giảm dần theo thời gian vì tốc độ n(t) sẽ giảm dần. Do đó để bảo vệ các Transistor T2 và T4 ta mắc thêm D7 và D8 nối giữa colector và emitor của các Transistor này. Khi động cơ quay thuận mà ta đảo chiều quay thì thế A >Vcc và D7 thông, tiếp giáp C - E của Transistor T4 không phải chịu điện áp ngợc : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 )t(EVUccng+= mà chỉ là : V7,0VUccng+= Máy phát tốc và động cơ có trục gắn trực tiếp với nhau. Điện áp phần ứng của máy phát tốc phản ánh tốc độ thực tế của động cơ. Điện áp này đợc chỉnh lu bằng cầu điôt D1 ữ D4 để đa và ADC. Phải dùng cầu chỉnh lu bởi vì động cơ quay thuận nghịch nên điện áp ở máy phát tốc sẽ lúc dơng lúc âm tuỳ theo chiều quay của động cơ mà ADC chỉ chịu điện áp analog đa vào là lớn hơn 0 do vậy phải dùng cầu chỉnh lu để đảm bảo điện áp vào ADC là luôn dơng. Máy phát tốc chính là đờng phản hồi tốc độ của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ . Chơng trình điều khiển động cơ trong máy tính sẽ tính ra sai lệch E và lợng điều khiển U = f (E), sau đó lợng điều khiển sẽ đến một chơng trình biến lợng điều khiển U thành xung vuông có độ rộng thay đổi còn biên độ và tần số là hằng số. Đây chính là phơng pháp điều chế độ rộng xung vuông. Nếu sai lệch lớn thì lợng điều chỉnh U cũng lớn và do đó độ rộng của xung vuông cũng lớn. Giả sử ta đang cho động cơ quay ngợc ở của vào U2 ta có xung dơng có độ rộng . Đầu ra của khuếch đại thuật toán cũng có xung vuông có độ rộng các Transistor T1 và T2 sẽ mở và thay đổi tốc độ động cơ. Khi ta đảo chiều động cơ thì các đầu ra của ADC đều bằng 0 và các Transistor T1 ữ T2 đều khoá. Động cơ đợc ngắt khỏi mạch động lực. R4 là triết áp dùng để điều chỉnh cho 2 kênh điều khiển cân bằng nhau. Tức là khi U1 = U2 = 0 thì thế A bằng thế đầu ra của khuếch đại thuật toán. Các điốt D5, D6 dùng để ổn định điện áp cung cấp cho khuếch đại thuật toán. Phơng pháp điều khiển động cơ một chiều bằng máy tính và bộ biến đổi Thyristor Sơ đồ điều khiển kinh điển Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K42 Trớc khi đi vào xây dựng hệ thống theo yêu cầu, ta xét một sơ đồ điều khiển động cơ điện một chiều bằng bộ biến đổi Thyristor chỉnh lu hai nửa chu kỳ kinh điển sau: Hình 2.3 - Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ một chiều Trong đó: 1: Bộ tạo điện áp đồng pha. 2: Máy phát xung răng ca. 3: Bộ so sánh. 4: Bộ khuếch đại xung công suất. 5: Biến áp xung (BAX). 6: Thyristor. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 [...]... việc ở chế độ động cơ. Ngợc lại khi quay rotor của máy điện một chiều và đặt điện áp kích từ cho nó lúc này máy điện một chiều làm việc ở chế độ máy phát. Khi ta đảo chiều quay của động cơ điện một chiều, lúc đó ta không đặt điện áp vào phần ứng động cơ nữa (U u = 0) nhng động cơ vẫn quay theo quán tính vẫn có kích từ do vậy ở phần ứng động cơ ta có một sức điện động và động cơ làm việc ở chế... T 1 và T 2 dẫn làm cho động cơ sẽ quay theo chiều ngợc. Cuộn dây L và tụ C dùng để san bằng điện áp ra của động cơ khi đảo chiều quay. Hiện tợng này đợc giải thích nh sau: ta biết rằng máy ®iƯn mét chiỊu cã thĨ lµm viƯc ë chÕ ®é động cơ hoặc chế độ máy phát. Khi ta đặt điện áp kích từ hay điện áp phần ứng cho máy điện thì sẽ sinh ra trong máy điện một mômen làm quay rotor và máy điện một chiều. .. phát. Độ lớn của sức điện động này phụ thuộc vào tốc độ động cơ lúc đảo chiều. )t(n.C)t(E c = Sức điện động này giảm dần theo thời gian vì tốc độ n(t) sẽ giảm dần. Do đó để bảo vệ các Transistor T 2 và T 4 ta mắc thêm D 7 và D 8 nối giữa colector và emitor của các Transistor này. Khi động cơ quay thuận mà ta đảo chiều quay thì thế A >V cc và D 7 thông, tiếp giáp C - E của Transistor... Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 – K 42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K 42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K 42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 – K 42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K 42 cách ly hoàn... đồng pha rất đơn giản vì chỉ cần tạo điện áp dơng đa vào A/D của máy tính. Hình 2. 6 - Sơ đồ nguyên lý thực hiện đồng pha trong máy tính Sơ đồ điều khiển động cơ một chiều bằng máy tính và bộ biến đổi Thyristor. Hình 2. 7 - Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ĐCMC ... ĐKTĐ 2 K 42 Nguyên lý hoạt động của mạch. Khuếch đại thuật toán làm nhiệm vụ của bộ phận kênh. Khi đầu vào (-) có tín hiệu U 1 > 0 còn U 2 = 0 thì đầu ra khuếch đại thuật toán bÃo hoà âm. Thế âm đặt vào các chân bazơ của Transistor T 1 và T 3 do đó T 3 phân cực thuận nên dẫn còn T 1 phân cực ngợc nên khoá. T 3 dẫn nên T 4 dẫn và động cơ quay theo chiỊu thn. Khi U 1 = 0 vµ U 2 >... 2 K 42 cách ly hoàn toàn về điện để sao cho điện áp cao không tràn sang phá hỏng các thiết bị bán dẫn. Ta có thể bỏ hai khối: phát xung răng ca (2) và khối so sánh (3) nhờ thiết bị bên trong và điều khiển bằng phần mềm. Khi đó ta chỉ sử dụng khối đồng pha (1). Việc tạo tín hiệu đồng pha rất đơn giản vì chỉ cần tạo điện áp dơng đa vào A/D của máy tính. Hình 2. 6 - Sơ đồ nguyên lý thực hiện đồng... không phải chịu điện áp ngợc : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K 42 Trớc khi đi vào xây dựng hệ thống theo yêu cầu, ta xét một sơ đồ ®iỊu khiĨn ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu b»ng bé biÕn ®ỉi Thyristor chØnh l−u hai nưa chu kú kinh ®iĨn sau: Hình 2. 3 - Sơ đồ khối hệ thống ®iỊu khiĨn ®éng c¬ mét chiỊu Trong ®ã: 1: Bộ tạo điện áp đồng pha. 2: Máy phát xung . này máy điện một chiều làm việc ở chế độ máy phát. Khi ta đảo chiều quay của động cơ điện một chiều, lúc đó ta không đặt điện áp vào phần ứng động cơ nữa. Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ 2 K 42 Chơng 2 các phơng pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động cơ điện một chiều Hiện nay do công nghệ