BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH-ĐỀ TÀI ĐỘNG CƠ BƯỚC

Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Báo Cáo Điều Khiển Lập Trình ho Đi n-Đi n T Đề Tài Động Cơ Bƣớc LỜI NĨI ĐẦU Nhằm tìm hiểu nâng cao kiến thức, đáp ứng yêu cầu môn Điều khiển lập trình , nhóm chúng tơi tham gia nghiên cứu tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ trang mạng điện tử, nhóm sinh viên khố trước Sau thời gian tìm hiểu chúng tơi đưa báo cáo trình bày lại mà nhóm nghiên cứu tìm hiểu Do kiến thức chuyên nghành hạn chế việc tìm hiểu chưa thực sâu nên phần báo cáo sau chúng tơi khơng tránh khỏi thiếu sót, chưa hồn thiện Rất mong đóng góp nhiệt tình từ phía thầy bạn Nhóm khơng qn cảm ơn nhóm anh chị sinh viên khố trước nhiệt tình hướng dẫn nhóm tìm hiểu, cung cấp tài liệu quan trọng để nhóm thực Giảng viên hƣớng dẫn Nhóm thực hi n : 13741006 13741020 13741089 13742023 Th.s TRẦN KẾ THUẬN MỤC LỤC  KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƢỚC Khái niệm Phân loại cấu tạo  NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN Nguyên lý hoạt động Điều khiển  KẾT NỐI VỚI PLC  ỨNG DỤNG THỰC TẾ  TÀI LIỆU THAM KHẢO Nhận C G o Viên ƣớng Dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… P ẦN : KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI Khái ni m 1.1 Động bƣớc ? Động bước thiết bị điện chuyển đổi xung điện thành chuyển động học rời rạc Trục động bước quay bước tăng rời rạc xung điện điều khiển áp đến theo trình tự hợp lí Sự quay động liên hệ trực tiếp với xung áp vào.Trình tự xung áp vào quan hệ trực tiếp với hướng quay trục động cơ.Tốc độ quay trục động quan hệ trực tiếp với tần số xung vào chiều dài vòng quay liên hệ trực tiếp với số lượng xung điện áp vào Động bước mơ tả động khơng dùng chuyển mạch Cụ thể, mấu động Stator Rotor nam châm vĩnh cửu trường hợp động biến từ trở, khối làm vật liệu nhẹ có từ tính Tất mạch phải điều khiển bên điều khiển, đặc biệt động điều khiển thiết kế để động giữ ngun vị trí cố định quay dến vị trí Hầu hết động bước chuyển động tần số âm thanh, cho phép chúng quay nhanh, với điều khiển thích hợp, chúng khởi động dừng lại vị trí Hình 1.1 Một số mẫu động thực tế 1.2 Góc bƣớc độ phân giải Góc bƣớc :Góc quay mà trục ĐC quay nhận xung lệnh gọi góc bước Góc bước bé hơn, số lượng bước vòng quay cao độ phân giải cao hay đạt độ xác việc điều chỉnh vị trí Góc bước nhỏ 0.72o hay lớn đến 90o.Thơng thường, độ rộng góc bước phổ biến 1.8o, 2.5o, 7.5o 15o Giá trị góc bước thể thơng qua số lượng cực (răng) tương ứng rotor (Nr) stator (Ns) hay số pha stator (m) số rotor = hay Với: Nr: số Roto Ns: số Stator m: số pha Stator = Hình 1.2 Góc bước Độ phân giải: Độ phân giải định nghĩa số lượng bước cần để hoàn thành vòng quay trục rotor Độ phân giải cao hơn, độ xác việc xác định vị trí đối tượng ĐC cao Độ phân giải = = Phân loại động bƣớc , cấu tạo Xét cấu tạo động bước chia thành loại:  Động bước nam châm vĩnh cửu: đơn cực lưỡng cực  Động bước biến trở từ  Động bước lai Động bước phong phú góc quay Các động quay 900 độ bước, động nam châm vĩnh cửu xử lý cao thường quay 1.80 độ đến 0.720 độ bước Với điều khiển, hầu hết loại động nam châm vĩnh cửu hỗn hợp chạy chế độ nửa bước, vài điều khiển điều khiển phân bước nhỏ hay gọi vi bước Cấu tạo gồm có phần chính: + Stato(Phần tĩnh) + Roto(Phần động Như hình 1.3 Mấu nằm cực stator, mấu nằm hai cực bên phải bên trái động cơ.Rotor nam châm vĩnh cửu với cực, Nam Bắc, xếp xen kẽ vòng tròn Như hình, dòng điện qua từ đầu trung tâm mấu đến đầu a tạo cực Bắc stator cực lại stator cực Nam Nếu điện mấu bị ngắt kích mấu 2, rotor quay 30 độ, hay bước Để quay động cách liên tục, cần áp điện vào hai mấu đông Hai nửa mấu không kích lúc Hình 1.3 Cấu tạo động nam châm vĩnh cửu kiểu đơn cực Hình 1.4 Cấu tạo động biến từ trở Dấu thập hình 1.4 rotor động biến từ trở quay 30 độ bước Rotor động có stator có cực, cuộn quấn quanh hai cực đối diện Để quay động cách liên tục, cần cấp điện liên tục luân phiên cho cuộn Hình 1.5 Động bước lai Pha A kích thích làm phần đỉnh cực stator trở thành cực S hút cực N rotor tạo thành đường thẳng theo trục AA’ Để quay rotor, pha A ngừng hoạt động pha B kích thích Rotor quay theo chiều kim đồng hồ đủ góc 18o Kế tiếp, pha A B luân phiên hoạt động để làm rotor tiếp tục quay thêm góc 18o theo chiều Nguyên lý hoạ động điều khiển 2.1 Nguyên lý hoạ động Khác với động đồng bình thường, Rotor động bước khơng có cuộn dây khởi động mà khởi động phương pháp tần số Rotor động bước kích ( Rotor tích cực) khơng kích ( Rotor thụ động) Hình sơ đồ nguyên lý động bước m pha với Rotor có cực khơng kích Hình 2.1 Ngun lý hoạt động Động bước không quay theo chế thông thường, chúng quay theo bước nên độ xác cao mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ chuyển mạch điện tử đưa tín hiệu điều khiển vào Stator theo thứ tự theo tần số định Tổng số góc quay Rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, chiều quay tốc độ Rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi tần số chuyển đổi Hình 2.2 Thứ tự cấp điện cuộn dây bước quay 2.1.1/ Động n m châm vĩnh c u Nguyên tắc hoạt động động thể thơng qua hình, Rotor có cực stator có cực cực stator cấp điện cuộn dây, động có cuộn dây cấp từ pha A B Khi pha stator cung cấp điện, cực từ rotor dịch chuyển theo chiều kim đồng hồ với kích thích cực từ stator Các cuộn dây stator A B kích thích hai điện cực (A+ hình thành nên dòng điện dương iA+ pha A A- hình thành nên dòng điện âm iA) Khi pha A kích thích dòng điện dương iA+ Góc θ = 00 Hình 2.3 Động nam châm vĩnh cữu với góc 00 Nếu chuyển mạch tới pha B, Rotor quay góc 90o theo chiều kim đồng hồ Hình 2.4 Ứng với góc 900 Tiếp theo hình 2.4, Rotor quay góc 90o theo chiều kim đồng hồ kích thích pha B dòng iB+ Tiếp theo, pha A khích thích dòng điện âm iA-, Rotor quay qua góc 90o khác theo chiều kim đồng hồ, ta góc quay 1800 Hình 2.5 Ứng với góc quay 1800 Tương tự mà ta kích thích pha B với dòng điện âm iB─ làm rotor tiếp tục quay góc 90o khác hướng Hình 2.6 Ứng với góc quay 270o Cuối cùng, kích thích pha A với dòng điện dương iA+ làm cho rotor quay qua vòng 360o Hướng quay phụ thuộc vào phân cực pha dòng điện chuỗi đây: iA+ ; iB+ ; iA- ; iB- ; iA+,……………… A+ ; B+ ; A- ; B- ; A+,…………… theo chiều kim đồng hồ iA+ ; iB- ; iA- ; iB+; iA+;…………… A+ ; B- ; A- ; B+ ; A+;………….… ngược chiều kim đồng hồ 2.1.2/ Động bƣớc i Pha A kích thích làm phần đỉnh cực stator trở thành cực S hút cực N rotor tạo thành đường thẳng theo trục AA’ Để quay rotor, pha A ngừng hoạt động pha B kích thích Rotor quay theo chiều kim đồng hồ đủ góc 18o Kế tiếp, pha A B luân phiên hoạt động để làm rotor tiếp tục quay thêm góc 18o theo chiều Để quay theo chiều kim đồng hồ, pha phải hoạt động theo trình tự A+; B+; B─; A─; B+; A+ … Hình 2.7 Hoạt động động bước lai 2.1.3/ Động bi n r Khi cuộn cấp điện, rotor hút vào cực A Nếu dòng qua cuộn bị ngắt đóng dòng qua cuộn 2, rotor quay 30o theo chiều kim đồng hồ hút vào cực B Hình 2.8 Hoạt động động biến từ trở 2.2 Điều khiển Động bước quay theo bước xác định thếnó thường sử dụng chủ yếu để điều khiển với tốc độ quay biến đổi liên tục, chí phải dừng đứng n vị trí bám sát Với lẽ đó, vận tốc quay động bước hiểu vận tốc trung bình Vtb Vtb= = f = :tần số bước( t giây ta thực n lần dịch bước, lần dịch bước) θ : góc bước động *Các chế độ điều khiển : Động bước dùng hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản, hệ thống đảm bảo cho hệ thống điều khiển gia tốc với tải trọng tĩnh, tải thay đổi điều khiển gia tốc lớn, người ta dùng hệ điều khiển vòng kín với động bước Nếu động bước hệ điều khiển vòng hở tải, tất giá trị vị trí buộc hệ thống phải nhận diện lại Động bước hoạt động chế độ: bước đủ (full-step), nửa bước (half-step) vi bước (micro-step) 2.3 K t nối với PLC Một hệ truyền động động bước bao gồm thành phần Controller, Driver Step Ngoài chúng thường kết nối với số giao diện người dùng – user interface (máy tính chủ, PLC, ) Controller (hay Indexer) vi xử lý phát xung bước tín hiệu trực tiếp cho driver Thêm vào đó, Controller yêu cầu thể nhiều hàm chức phức tạp khác Driver (hay khuếch đại) chuyển đổi tín hiệu lệnh từ Controller thành lượng cần thiết cho động Tùy vào loại PLC mà nguồn cấp vào plc 220V AC, 24V DC Địa đầu vào thiết bị nhập công tắc tơ, cảm biến quang điện, nút ấn,cơng tắc, mã hóa, cảm biến Địa đầu thiết bị xuất : contacto van điều khiển thông thường, động bước Sơ đồ k t nối dây c động bƣớc dây: 3.Ứng dụng động bƣớc Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động bước cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu thực trung thành lệnh đưa dạng số Động bước ứng dụng nhiều ngành Tự động hóa, chúng ứng dụng thiết bị cần điều khiển xác Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự hệ quang học, điều khiển định vị hệ quan trắc, điều khiển bắt, bám mục tiêu khí tài quan sát, điều khiển lập trình cắt gọt, điều khiển cấu lái phương chiều máy bay… Trong cơng nghệ máy tính, động bước sử dụng cho loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in,… Dưới số hình ảnh minh họa ứng dụng hệ: Điều khiển Rô-bôt Máy cắt gọt kim loại Ổ đĩa cứng Ứng dụng quấn dây 5 Tài li u tham khảo  123doc.org - cộng đồng mua bán chia sẻ tài li u hàng đầu Vi t Nam  http://tailieu.vn/doc/de-tai-dong-co-buoc-1683298.html  http://luanvan.net.vn/luan-van/tim-hieu-he-truyen-dong-dong-co-buoc44510/  Đồ án truyền động điện ( sv khoá 2013 ttvd)