Hệ thống điều khiển máy khoan mạch in bằng máy tính

Hệ thống điều khiển máy khoan mạch in bằng máy tính

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

I _ KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ

Hệ thống điều khiển máy khoan bằng máy tínhđiện tử là một tập hợp các thiết bị và phụ kiệnliên quan Để nắm được hết các nguyên lý hoạtđộng và cấu tạo của chúng rõ ràng là một vệckhông đơn giản Thậm chí ngay cả tên gọi của mộtsố bộ phận trong hệ thống cũng gây phiền hà chongười sử dụng Trước những tiến bộ như vũ bảocủa ngành công nghiệp ngày nay và nhu cầu ứngdụng máy tính vào mọi lĩnh vực, hệ thống điều khiểntự động ngày càng được phát triển một cách hoànhảo và có độ chính xác cao.

Hoạt động cơ bản của hệ thống điều khiểnmáy khoan bằng máy tính được thực hiện cũng giốngnhư các loại giao tiếp khác Dữ liệu được chứa trongbộ nhớ của máy tính, sau đó được xuất ra qua cổnggiao tiếp nối tiếp đưa đến máy khoan để điều khiểnđộng cơ định vị đúng vị trí cần khoan, và cứ thế hếtvị trí này đến vị trí khác đến khi nào mà máy tínhgởi lệnh dừng thì động cơ không hoạt động nữa Khiấy hệ thống khoan mạch in hoàn thành.

II_ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Do thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài chỉgiới hạn trong vòng 6 tuần, với vốn kiến thức vàviệc tìm hiểu về hệ thống điều khiển và cơ cấucấu tạo, cũng như các bộ phận chi tiết trong hệthống điều khiển còn hạn chế, luận văn này chỉthực hiện trong phạm vi ứng dụng phần mềm Pal-El đểkhoan mạch in bao gồm các phần sau:

Phần I : Cơ sở lý thuyết về giao tiếp

Giao tiếp với máy tính

Giới thiệu về chuẩn RS-232

Phần II : Các khái niệm về máy điều khiển theo chương trình số

Đại cương về điều khiển theo chươngtrình số

Truyền động bằng động cơ bước

Phần III : Phần mềm

Ứng dụng phần mềm PAL-El đểkhoan mạch in

III _ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Dựa trên tài liệu và thiết bị điều khiển, đặtbiệt máy khoan có sẵn, cũng như phần mền điềukhiển được dịch từ tài liệu PAL_EP … để viết mộtchương trình ứng dụng thực tế đơn giản nhằm gópphần phong phú thêm cho việc hiểu biết về lĩnh vựcnày đồng thời có thể mở rộng và định hướng chonhững đề tài sau

CHƯƠNG I

GIAO TIẾP MÁY TÍNH

I _ CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ MÁY TÍNH

Trải qua một thời gian dài từ phát minh đầutiên ra máy tính cho đến nay, máy tính đã khôngngừng nâng cao và phát triển qua nhiều thế hệ Tuynhiên hầu hết máy tính đang phổ biến hiện nay đềucó nguồn gốc xuất phát từ họ PC (Personal Computer).Đầu tiên là kiểu máy PCXT do hãng IBM chế tạo vớibộ xử lý (CPU) 8088 của hãng Intel Đây là hệthống xử lý dữ liệu 16 bit nhưng dùng bus dữ liệu 8bit.

Tiếp theo đó là máy AT ra đời với bộ xử lý80286 có tính năng hơn hẳn chip 8088 của máy PC XT.Nó có khả năng tạo ra bộ nhớ ảo, đa nhiệm vụ,tốc độ nhanh, độ tin cậy cao và dùng bus dữ liệu 16bit Đa nhiệm (Multitasking) là khả năng thực hiệnmột lúc nhiều nhiệm vụ:

- Vừa in một tài liệu

- Vừa tính toán một phép tính

Công việc này thực hiện được nhờ hoán chuyểnnhanh theo sự theo dõi của CPU đến các chương trìnhmà nó đang nắm quyền điều khiển Việc này đượcthực hiện ngay bên trong CPU cộng với một vài giúpđỡ của hệ điều hành.Bộ nhớ ảo (Virtull Memory) chophép máy tính làm việc với một bộ nhớ dường nhưlớn hơn nhiều so với bộ nhớ vật lý hiện có: Côngviệc này thực hiện được nhờ một phần mềm và sựthiết kế phần cứng cực kỳ tinh xảo.

Ngày nay các máy AT 386, 486, Pentium dùng chipCPU lần lượt là 80386, 80486, P5 là kết quả của trìnhđộ kỹ thuật và công nghệ hiện đại Chương trìnhmột bộ nhớ lớn hơn tổ tiên là : 8088 hay 80286cùng với nhiều chức năng mới, thêm nữa là tốcđộ vi xử lý không ngừng được nâng cao độ rộngcủa data bus cũng mở rộng lên 32bit rồi 64 bit vớiPentium.

II _ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA:

1.Vào ra điều khiển bằng chương trình :

Thiết bị ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vixử lý thông qua các phần thích ứng về công nghệchế tạo và logic Thích ứng về công nghệ chế tạo làđiều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bị ngoạivi và công nghệ sản xuất của mạch trong hệ vi xửlý Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo tín hiệu điềukhiển ngoại vi tín hiệu trên bus hệ thống.

Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơichứa địa chỉ cổng vào ra và CPU xuất hoặc nhậpdữ liệu từ các cổng vào ra này các lệnh xuấtnhập In/Out Lúc này cổng vào ra được xem như thanhghi ngoài, chúng được viết vào hoặc đọc ra như ônhớ Ram qua hai lệnh trên Để phân biệt hướng xuấthoặc nhập dữ liệu từ cổng vào ra CPU phát ra tínhiệu điều khiển đọc hoặc viết Để phân biệt vùngnhớ với thiết bị vào ra CPU phát ra tín hiệu điềukhiển IO/M Khi có các lệnh này thì các lệnh In/Outmới có tác dụng.

Ngoài các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khảnăng trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi và hệ vixử lý Lúc đó vào ra được gán như một địa chỉ ônhớ của bộ nhớ Các thanh ghi liên quan tới cổngvào ra được xem như ngăn nhớ Khi bộ vi xử lý gọiđịa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết bộ nhớkhông cần xác định nơi gởi là bộ nhớ hay thiết bịvào ra Nó chỉ hỏi nơi gởi dữ liệu vào trong khoảngthời gian cho phép Bộ logic bên ngoài sẽ giải mãđịa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bịmà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bị vào ra.

2.Vào ra điều khiển bằng ngắt :

Với phương pháp điều khiển vào ra bằng chươngtrình, CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái của thiếtbị ngoại vi đến khi sẵn sàng, đó là sự lãng phí thờigian của CPU và chương trình dài và phức tạp Khi bộvi xử lý có nhiều thiết bị ngoại vi CPU không đápứng yêu cầu của chúng Có thể đáp ứng yêu cầungoại vi nhanh chóng và không theo trình tự như địnhtrước nhờ cơ cấu ngắt CPU.

Nhờ tính chất đáp ứng tức thời của vi xử lý khicó yêu cầu ngắt từ thiết bị ngoại vi do đó các

ngắt thường được dùng ở những trường hợp yêucầu đap ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực hiệnở bất kỳ thời điểm nào Khi đó CPU phải chuyểnđến chương trình con, yêu cầu ngắt ở cuối bất kỳlệnh nào trong chương trình chính Các chương trình conphục vụ ngắt có thể lưu trữ nội dung các thanh ghivà khôi phục lại khi thực hiện xong chương trình phụcvụ ngắt và trước khi trở lại chương trình chính.

Giao tiếp với maý tính là trao đổi dữ kiện giữamột máy tính với một hay nhiều thiết bị ngoại vi.

Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp vớingười sử dụng bằng hai thiết bị:

- Bàn phím để nhập dữ liệu

- Màn hình để hiển thị

Ngoài ra nhà sản xuất cho ta nhiều cách giaotiếp khác thông qua các port như là các ngõ giaotiếp:

- Giao tiếp qua port com (nối tiếp)- Giao tiếp qua port Parallel(song song)

Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cáchgiao tiếp thích hợp.

III _ PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP

1 Giao tiếp với máy tính thông qua slot card :

Bên trong máy tính, ngoài những khe cắm dùngcho card vào - ra, card màn hình, vẫn còn những rãnhcắm để trống Để giao tiếp với máy tính, ta có thểthiết kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mởrộng này Ở máy tính PC/XT rãnh cắm chỉ có 1 loạivới độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA(Industry Standard Architecture) Rãnh cắm theo tiêuchuẩn IS có 62 đường tín hiệu, qua các đường tín hiệunày máy tính có thể giao tiếp dễ dàng với thiết bịbên ngoài thông qua card mở rộng.

Trên rãnh cắm mở rộng, ngoài 20 đường địachỉ, 8 đường dữ liệu, còn có một số đường điềukhiển như: , , IOW, AEN, CLK, Do đó card giaotiếp với máy tính qua slot card đơn giản, số bit có thểtăng dễ dàng, giảm được nhiều linh kiện, tốc độtruyền dữ liệu nhanh (truyền song song) Tuy nhiên, do

khe cắm nằm bên trong máy tính nên khi muốn gắncard giao tiếp vào thì phải mở nắp ra, điều này gâybất tiện cho người sử dụng.

2 Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) :

IBM PC cung cấp 2 cổng nối tiếp: COM1 và COM2.Các cổng này giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232.Chúng có thể được nối với một Modem để dùng chomạng điện thoại, hay nối trực tiếp với một máy tínhkhác Dữ liệu được truyền qua cổng này theo cáchnối tiếp, nghĩa là dữ liệu được gởi đi nối tiếp nhautrên 1 đường dây Do các dữ liệu được truyền đitừng bit một nên tốc độ truyền chậm, các tốc độtruyền có thể là 300, 600, 1200, 2400, 4800bps,9600bps, chiều dài dữ liệu có thể là 5, 6, 7 hoặc 8bit và kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thànhmột khung (frame) Ngoài ra cổng này còn có cácđiều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm tra Cáchgiao tiếp này cho phép khoảng cách truyền dữ liệuxa, tuy nhiên tốc độ truyền rất chậm tốc độ tối đalà 20kbps.

3 Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in) :

IBM PC cho phép sử dụng đến 3 cổng song song cótên là LP1, LP2 và LP3 Kiểu giao tiếp song song đượcdùng để truyền dữ liệu giữa máy tính và máy in.Khác với cách giao tiếp qua Port Com, ở cách giaotiếp này dữ liệu được truyền song song cùng mộtlúc 8 bit Vì thế nó có thể đạt tốc độ cao Connectorcủa Port này có 25 chân bao gồm 8 chân dữ liệuvà các đường tín hiệu bắt tay (Handshaking ) Tất cảcác đường Data và tín hiệu điều khiển đều ở mứclogic hoàn toàn tương thích với mức TTL Hơn nữa,người lập trình có thể điều khiển cho phép hoặckhông cho phép các tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vàonên việc giao tiếp đơn giản và dễ dàng Tuy nhiên,giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyềnbị hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồngthời cáp truyền cũng phức tạp hơn Đó là nhượcđiểm của cách giao tiếp này.

CHƯƠNG IIGIỚI THIỆU CHUẨN RS-

Vào năm 1960, cùng với sự phát triển mạnhcủa các thiết bị đầu cuối máy tính chia sẻ thời gian,các Modem đã được tung ra ngày càng nhiều nhằmđảm bảo cho các thiết bị đầu cuối có thể dùngcác đường điện thoại để thông tin giữa các máy tínhvới nhau ở những khoảng cách xa Modem và cácthiêt bị được dùng để gửi số liệu nối tiếp thườngđược gọi là thiết bị thông tin số liệu DCE(Datommunication Equipment) Các thiết bị đầu cuốihoặc máy tính đang gửi hay nhận số liệu được gọi làcác thiết bị đầu số liệu DTE (Data Terminal Equipment).Nhằm đáp ứng với nhu cầu về tín hiệu và cácchuẩn bắt tay (handshake standards) giữa DTE và DCE,hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA đã đưa ra chuẩn RS-232C Chuẩn này mô tả chức năng 25 chân tín hiệuvà bắt tay cho việc chuyển dữ liệu nối tiếp Nócũng mô tả các mức điện áp, trở kháng, tốc độtruyền cực đại và điện dung cực đại cho các đường tínhiệu này.

RS-232 ấn định 25 chân tín hiệu, và quy định cácđầu nối DTE phải là male (đực) và các đầu nối DCEphải là female (cái) Một loại đầu nối đặc biệtkhông được cho, nhưng thường dùng nhiều nhất làđầu nối mele DB-25P (hình 2-1) Ngoài ra, đối vớinhiều hệ thống còn dùng loại 9 chân như loại DE-9Pmele (hình 2-2).

Hình 2-1 Hình 2-2

Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền dữ liệunối tiếp và tín hiệu điều khiển giữa Modem và thiếtbị đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ truyền tốiđa là 20kbps ở cự ly khoảng 15m đây là một dạnggiao tiếp loại TTL + bộ kích đường dây không cânbằng.

Việc mô tả chuẩn này được chia làm ba phần:Các đặc điểm kỹ thuật về điện, mô tả các đườngdữ liệu điều khiển và sử dụng bộ kết nối chân ra.

I _ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VỀ ĐIỆN CỦARS232C

SFOR 9

FOR 25PINS

NAMEDIRECTIOSIGNALNON DCE

OUTOUT-ININ9 2122

OUTOUTIN/OUTIN

25

-Hình 2-3 Qui định về chân của RS232C

Mức điện áp logic của RS-232C là khoảng điệnáp giữa +15V và –15V Các đường dữ liệu sửdụng mức logic âm: logic 1 có điện thế giữa –5V và–15V, logic 0 có điện thế giữa +5V và +15V tuy nhiêncác đường điền khiển (ngoại trừ đường TDATA vàRDATA) sử dụng logic dương: gía trị TRUE = +5V đến+15V và FALSE =-5V đến –15.

Ở chuẩn giao tiếp này, giữa ngõ ra bộ kíchphát và ngõ vào bộ thu có mức nhiễu được giớihạn là 2V Do vậy ngưỡng lớn nhất của ngõ vào là±3V trái lại mức ± 5V là ngưỡng nhỏ nhất với ngõra Ngõ ra bộ kích phát khi không tải có điện áp là± 25V.

 Các đặc điểm về điện khác bao gồm

 RL (điện trở tải) được nhìn từ bộ kích phát cógiá trị từ 3 ÷ 7kΩ.

 CL (điện dung tải) được nhìn từ bộ kích phátkhông được vượt quá 2500pF.

 Để ngăn cản sự dao động quá mức, tốc độthay đổi (Slew rate ) của điện áp không được vượtqúa 30V/µs.

Đối với các đường điều khiển, thời gian chuyểncủa tín hiệu (từ TRUE sang FALSE, hoặc từ FALSE sangTRUE ) không được vượt qúa 1ms Đối với các đườngdữ liệu, thời gian chuyển (từ 1 sang 0 hoặc từ 0 sang1) phải không vượt qúa 4% thời gian của 1 bit hoặc1ms.

II _ CÁC ĐƯỜNG DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN

CỦA RS232

- TxD: Dữ liệu được truyền đi từ Modem trên mạngđiện thoại.

- RxD: Dữ liệu được thu bởi Modem trên mạng điệnthoại.

 Các đường báo thiết bị sẵn sàng :

- DSR : Để báo rằng Modem đã sẵn sàng.

- DTR : Để báo rằng thiết bị đầu cuối đã sẵnsàng

- Các đường bắt tay bán song công.

- RTS : Để báo rằng thiết bị đầu cuối yêu cầuphát dữ liệu.

- CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi dữ liệucủa thiết bị đầu cuối cho thiết bị đầu cuối cóthể sử dụng kênh truyền dữ liệu Các đườngtrạng thái sóng mang và tín hiệu điện thoại:

- CD : Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết rằngđã nhận được một sóng mang hợp lệ từ mạngđiện thoại.

- RI : Các Modem tự động trả lời báo rằng đã pháthiện chuông từ mạng điện thoạïi địa chỉ đầu tiêncó thể tới được của cổng nối tiếp được gọi làđịa chỉ cơ bản (Basic Address) Các địa chỉ ghi tiếptheo được đặt tới bằng việc cộng thêm số thanhghi đã gặp của bộ UART vào địa chỉ cơ bản.

- Mức tín hiệu trên chân ra RxD tùy thuộc vàođường dẫn TxD và thông thường nằm trong khoảng–12 đến +12 Các bit dữ liệu được gửi đảo ngượclại Mức điện áp đối với mức High nằm giữa –3Vvà –12V và mức Low nằm giữa +3V và +12V Trênhình 2-4 mô tả một dòng dữ liệu điển hình củamột byte dữ liệu trên cổng nối tiếp RS-232C.

- Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp –12V Một bit khởi động (Starbit) sẽ mở đầu việctruyền dữ liệu Tiếp đó là các bit dữ liệu riênglẻ sẽ đến, trong đó các bit giá trị thấp sẽ đượcgửi trước tiên Còn số của các bit thay đổi giữa 5và 8 Ở cuối của dòng dữ liệu còn có một bitdừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái ngõ ra (-12V).

Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp của máy tínhPC có thể tóm tắt trong bảng các địa chỉ sau:

COM 1 (cổng nối tiếp thứ nhất) Địa chỉ cơbản = 3F8(Hex)

COM 2 (cổng nối tiếp thứ hai) Địa chỉ cơ bản= 2F8(Hex)

COM 3 (cổng nối tiếp thứ ba) Địa chỉ cơ bản= 3E8(Hex)

COM 4 (cổng nối tiếp thứ tư) Địa chỉ cơbản = 2E8(Hex)

Cũng như ở cổng máy in, các đường dẫn tínhiệu riêng biệt cũng cho phép trao đổi qua các địachỉ trong máy tính PC Trong trường hợp này, người tathường sử dụng những vi mạch có mức độ tích hợpcao để có thể hợp nhất nhiều chức năng trên mộtchip Ở máy tính PC thường có một bộ phát/nhậnkhông đồng bộ vạn năng (gọi tắt là UART: UniversalAsnchronous Receiver/ Transmitter) để điều khiển sự traođổi thông tin giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi.Phổ biến nhất là vi mạch 8250 của hãng NSC hoặccác thế hệ tiếp theo.

Thông thường với các yêu cầu ứng dụng tốcđộ thấp người ta giao tiếp qua ngõ nối tiếp, nó giaotiếp theo tiêu chuẩn RS232C và dùng để giao tiếp

D0

D1D3 D4 D5D5

D6 D5

D7 D5StopbitStarbi

1 1 0 1 0 0 1 0

TT

Hình 2-4: Dòng dữ liệu trên cổng RS 232 với tốc độ 9.600 baud

giữa máy tính với Modem hoặc Mouse Ngoài ra cũngcó thể dùng giao tiếp với printer hay plotter nhưngkhông thông dụng lắm bởi tốc độ truyền quáchậm Đối với máy AT cho ta hai ngõ giao tiếp COM1và COM2 Trong một số card I/O ta có thể có đến 4cổng COM.

Để giao tiếp nối tiếp với 2 ngõ COM này Bus hệthống của CPU (Data Bus và Address Bus) hãng IBM sửdụng hai Chip lập trình của Intel là 8250 UART (UniversalAsynchronus Receiver Transmitter) Địa chỉ theo bộ nhớcủa hai Chip này là 0040:0000 cho UART của ngõ COM1và 0040:0002 cho UART của ngõ COM2 (Địa chỉ logic dohệ điều hành chỉ định) và địa chỉ theo Port để truyxuất khi sử dụng là 3F8-3FF cho COM1 và 2F8-2FF choCOM2.

Dữ liệu truyền qua cho Port COM dưới dạng nốitiếp từng Bit một, đơn vị dữ liệu có thể là 5 Bit, 6 Bithay 1 byte tùy theo sự cài đặt lúc khởi tạo Port COM.Ngoài ra để truyền dữ liệu qua Port COM còn cầnnhững tham số sau: Bit mở đầu cho một đơn vị dữliệu START Bit STOP Bit (Bit kết thúc) Parity (Kiểm trachẵn lẻ) Baud Rate (Tốc độ truyền) tạo thành mộtFrame (Khung truyền).

Port COM là một thể khởi tạo bằng BIOS thôngqua chức năng 0 của Interrupt 14, nạp vào thanh ghiDX1 chỉ số chọn kênh (COM1 = 0, COM2 = 1) Thanh ghi AL được nạp vào các tham số của việctruyền dữ liệu.

A L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

 Bit D0 D1 : Cho biết độ rộng của dữ liệu 0 0 : Dữ liệu có độ rộng 5 Bit 0 1 : Dữ liệu có độ rộng 6 Bit 1 0 : Dữ liệu có độ rộng 7 Bit 1 1 : Dữ liệu có độ rộng 8 Bit.

 Bit D2 : Cho biết số Stop Bit 0 : Sử dụng một bit Stop 1 : Sử dụng hai bit Stop

 Bit D3 D4: Các Bit parity (chẵn lẻ)

0 0 : Không kiểm tra tính Parity 1 1 : Không kiểm tra tính Parity 0 1 : Odd (lẻ)

1 0 : Even (chẵn)

 Bit D5D6D7 : Cho biết tốc độ truyền (Baud Rate) 0 0 0 : Tốc độ truyền 110bps (bit per second) 0 0 1 : Tốc độ truyền 150bps (bit per second) 0 1 0 : Tốc độ truyền 300bps (bit per second) 0 1 1 : Tốc độ truyền 600bps (bit per second) 1 0 0 : Tốc độ truyền 1200bps (bit per second) 1 0 1 : Tốc độ truyền 2400bps (bit per second) 1 1 0 : Tốc độ truyền 4800bps (bit per second) 1 1 1 : Tốc độ truyền 9600bps (bit per second)

III _ MODEM RỖNG CỦA RS232C

Mặc dù chuẩn RS_232C của EIA được dành riêngđể áp dụng kết nối giữa Modem với thiết bị đầucuối, nhưng một thuê bao của RS_232C cũng thườngđược sử dụng khi hai thiết bị đầu cuối được nối vớinhau, hoặc một máy tính và một máy in mà khôngsử dụng các Modem.

Trong những trường hợp như vậy, các đường TxDvà RxD phải được đặt chéo nhau và các đường điềukhiển cần thiết phải được đặt ở TRUE hoặc phảiđược tráo đổi thích hợp bên trong cáp kết nối Sựnối lắp cáp của RS232C mà có sự tráo đổi đườngdây được gọi là Modem rỗng (null Modem).

Cáp như vậy thích hợp để nối trực tiếp 2 thiết bịDTE qua các port RS232C Hai sơ đồ có thể kết nốilẫn nhau được trình bày trong hính 2-5 và hình 2-6 chúý rằng trong trường hợp đơn giản nhất chỉ cần kếtnối 4 dây lẫn nhau, trong thực tế 2 đường dây đất(SIG GND 0 và CHAS GND) thường được kết hợp lại,mặc dù điều này không được đề cập tới.

IV _ CÁC IC KÍCH PHÁT VÀ THU CỦA RS232C

Nhờ tính phổ biến của giao tiếp, người ta đãchế tạo các IC kích phát và thu Hai vi mạch như vậy

được Motorola sản xuất là IC kích phát MC 1488 códạng vỏ vuông Và MC 1489.Mỗi IC kích phát 1488nhận một tín hiệu mức TTL và chuyển thành tín hiệuở ngõ ra tương thích với mức điện áp của RS232C IC1489 phát hiện các mức vào của RS232C và chuyểnchúng thành các ngõ ra có mức TTL.

V _ MINH HỌA THÔNG TIN NỐI TIẾP BẤT ĐỒNGBỘ

Đối với các máy PC, các cổng liên lạc nối tiếp(serial port) còn được gọi là các cổng COM Hoàn toàncó thể sử dụng các cổng này để kết nối máy PCvới các máy tính khác, với các Modem, các máy in,máy vẽ, các thiết bị điều khiển, mouse, mạng …

Tất cả các máy tính PC có khả năng làm việctối đa là 4 cổng nối tiếp khi sử dụng các card giaotiếp I/O chuẩn Các cổng nối tiếp thường được thiếtkế theo các qui định RS-232 theo các yêu cầu vềđiện và về tín hiệu BIOS chỉ hỗ trợ các cổng nốitiếp RS-232C Còn các chuẩn khác như: RS-422, BiSync,SDLC, IEEE-488 (GPIB),… cần phải có các trình điềukhiển thiết bị bổ sung để hỗ trợ.

Tốc độ tối độ của cổng nối tiếp tùy thuộcvào bộ phát tốc độ Baud trong card giao tiếp cổngnối tiếp, phần mềm BIOS, và hệ thống có thể thựchiện chương trình BIOS nối tiếp nhanh đến mức nào.Ngoài ra, nếu hệ thống đang xử lý chương trình kháccó độ ưu tiên cao hơn thì tốc độ tin cậy có thể bịsuy giảm đáng kể.

Hoạt động của cổng nối tiếp chủ yếu cũngđược xử lý bởi 1 chip UART Các thiết kế ban đầu đãsử dụng một chip NS-8250 Các thiết bị sau nàychuyển sang một phiên bản CMOS, chip 1650, có chứcnăng hoạt động giống như 8250 Một số thiết bị mớisử dụng chip 16550 hay các biến thể khác nhằm bổsung thêm việc đệm dữ liệu để giảm bớt gánhnặng cho CPU.

Một phần của BIOS hệ thống (ngắt 14 h) cungcấp các dịch vụ để liên lạc với các card giao tiếpnối tiếp.

Giống như các cổng song song, POST (Power on SelfTest- chương trình của BIOS tự kiểm tra cấu hình hệthống khi bật máy) kiểm tra xem liệu một cổng nốitiếp có được gắn vào hệ thống không, và ghi lạicác địa chỉ I/O của các cổng hoạt động trong vùngdữ liệu của BIOS Tất cả các hệ thống đến 4 cổngnối tiếp, BIOS không hỗ trợ các cổng bổ sung thêmkhác.

Để truy suất phần cứng của một cổng nốitiếp, cần đọc một trong 4 từ (word) trong vùng dữliệu BIOS chứa địa chỉ I/O cơ sở đối với 4 cổng nốitiếp có thể có.

Ví dụ: Để truy suất cổng nối tiếp số 2, trướctiên phải đọc địa chỉ cổng I/O cơ sở từ vùng dữ

liệu BIOS Điều này có nghĩa là một côûng nối tiếpkhông có địa chỉ cổng I/O cố định.

a Lưạ chọn cổng COM

Mỗi cổng nối tiếp sử dụng 8 byte của bộ nhớmáy PC và một ngắt phần cứng đặc biệt Việc sửdụng các địa chỉ bộ nhớ và ngăùt phần cứng nàylà điều quan trọng đối với người lập các chương trìnhliên lạc và các chương trình điều khiển thiết bị đốivới các thiết bị nối tiếp

Bảng sau mô tả các địa chỉ bộ nhớ và cácngắt phần cứng đối với 4 cổng nối tiếp chuẩn chocác máy tính tương thích với máy tính PC Thông tinquan trọng nhất ở đây là địa chỉ cơ sở, là địa chỉbộ nhớ đầu tiên trong mỗi cổng COM (vùng đệmphát/thu – Transmit/ Receive Buffer) địa chỉ của đườngyêu cầu ngắt (IRQ) đối với mỗi cổng.

Một thiết bị nối tiếp chỉ có thể sử dụng mộtđịa chỉ cổng COM Khi cài đặt một Modem nội trongmáy PC, hay bất kỳ thiết bị nào khác sử dụng cổngnối tiếp cho giao diện của nó, trước tiên phải đảmbảo rằng đã xác lập nó đối với một cổng COM(bao gồm địa chỉ và số IRQ).

COM1 COM2 COM3 COM4 Mô tảIRQ4

Interrupt Request Line

Transmit/Receive Buffer và LSB ofthe Divisor Latch

Interrupt Enable Register và MSB ofthe Divisor Latch

Interrupt Identification RegistersLine Control Register

Modem Control RegisterLine Status RegisterModem Status Register

b Hoạt động của cổng nối tiếp

 Sự khởi động của BIOS.

Sau khi bật máy (hay Reset máy), chương trình POSTkiểm tra xem liệu có bất kỳ cổng nối tiếp nào đượccài đặt hay không POST khảo sát nhóm cổng I/O: 3F83FEh Để phát hiện một cổng hoạt động, thanh ghi

IIR (Interrupt Identification Register) được đọc từ cổng3FAh hay 2FAh Nếu tất cả các bit từ 37 của thanhghi IIR đều là 0, thì POST xem như cổng nối tiếp cóhoạt động

Một khi đã xác định được nhóm cổng I/O nốitiếp có hoạt động, địa chỉ cổng I/O cơ sở được lưutrữ trong vị trí BIOS RAM cổng nối tiếp chưa sử dụngthấp nhất Có 4 từ được dành trong RAM bắt đầu tạiđịa chỉ 40:0h để chứa địa chỉ I/O của cổng nối tiếpcó hoạt động Nhiều POST của các hãng cung cấpmáy sẽ không bao giờ kiểm tra các cổng COM3 vàCOM4, vì IPM không định nghĩa một địa chỉ cổngchuẩn cho các cổng này.

Nói chung, hầu hết các hệ thống chỉ kiểm tracó 2 cổng Tuy nhiên, các hệ thống cùng họ mớihơn thường kiểm tra 4 địa chỉ cổng có thể có Cáchệ thống MCA kiểm tra 8 địa chỉ cổng nối tiếp khácnhau có thể có trong một lần thử để tìm ra 4 cổngnối tiếp có hoạt động

Thứ 1Thứ 2 Thứ 3Thứ 4Thứ 5Thứ 6Thứ 7Thứ 8

Bảng trên mô tả thứ tự theo đó các BIOS sẽtìm kiếm các cổng hoạt động Chỉ cổng I/O cơ sởđối với mỗi nhóm được hiển thị trong bảng này.Trên hệ thống MCA, một khi 4 cổng đã được tìmthấy, các cổng khác không được kiểm tra nữa.

Khi hoàn tất các công việc kiểm tra POST nốitiếp, các địa chỉ cổng nối tiếp được cất giữ Điều

này thường tạo ra một trong 4 trường hợp được môtả trong bảng sau:

Cổngnốitiếp

Trườnghợp 1 Địa

chỉ I/O

Trườnghợp 2 Địa

chỉ I/O

Trườnghợp 3 Địa

chỉ I/O

Trườnghợp 4 Địa

chỉ I/O

 Các kết quả POST có thể có về việc phát hiện cổng nối tiếp.

- Trường hợp 1 : Mô tả POST phát hiện 2 cổng nốitiếp.

- Trường hợp 2 và 3 : Cho thấy chỉ có một cổng nốitiếp được phát hiện.

- Trường hợp 4 : Cho thấy không phát hiện được cổngnối tiếp nào.

Các phép thử này không khẳng định liệu cómột thiết bị nối tiếp thực sự được nối với cổng I/Ohay không Phép thử chỉ kiểm tra xem liệu phầncứng cổng nối tiếp có tồn tại hay không tại mộtđịa chỉ I/O cụ thể Tổng số cổng nối tiếp hoạt độngđược phát hiện thấy (0  4) được cất giữ trong bytethiết bị tại địa chỉ BIOS RAM 40:10h từ các bit 9  11.

 Quá trình phát nối tiếp

Để phát một byte trên đường dây kết nối nốitiếp, cổng được giả định là đã được khởi sự với tốcđộ baud và các phần chọn khung (Frame) nối tiếpthích hợp Chúng ta cũng giả định rằng các byte sẽđược phát đi trên cổng nối tiếp số 1 (COM1).

1 Trước tiên, xác định địa chỉ cơ sở cổng I/O bằngcách đọc một từ (Word) từ vùng dữ lệu BIOS tại40:OH đối với cổng nối tiếp COM1 Nếu trị = 0:Không có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắnở đây và dĩ nhiên không có dữ liệu nào đượcgửi đi.

2 Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA TerminalReady) và RTS (Request to Send) được xác lập lênmức cao (DTR = 1, RTS = 1).

- DTR thông báo cho thiết bị kết nối biết rằngmáy tính đang hoạt động và sẵn sàng để liênlạc.

- RTS báo cho thiết bị kết nối biết rằng máy tínhmuốn gửi dữ liệu.

- Hai đường này được kích khởi bằng cách ghi trị 3thanh ghi MCR (MODEM control Regester) của UART.3 Kế đó, kiểm tra hai đường trạng thái CTS (Clear To

Send) Những đường này nằm trong các bit 4 và 5của thanh ghi MSR (MODEM Status Regester).

- DSR báo cho máy tính biết thiết bị kết nối đãđược bật lên và sẵn sàng.

- CTS báo cho máy tính biết rằng thiết bị kết nốiđã sẵn sàng đối với dữ liệu.

- Các đường trạng thái này nên được kiểm tratrong 2ms hay cho đến khi cả hai đều chuyển sangmức cao Khi cả hai đường này đều ở mức cao,thiết bị được kết nối với cổng nối tiếp đã báohiệu cho biết nó đã sẵn sàng cho một byte.Một lỗi đáo hạn (timeout error) được báo hiệubởi phần mềm nếu một trong hai đường dẫncòn ở mức thấp lâu hơn khoảng 2ms.

4 Đến đây thiết bị kết nối đã sẵn sàng tiếp nhậnmột byte, UART phải được kiểm tra xem liệu thanh ghichứa dữ liệu phát THR (Transmit Holding Regester)đã sẵn sàng có một byte chưa Thanh ghi LSR (LineStatus Regester), bit 5, được xác lập lên mức cao khithanh ghi chứa dữ liệu này trống rỗng và sẵnsàng cho một byte Một lần nữa, giống ở bước 3nếu thanh ghi THR không thể trở nên hữu dụngtrong 2ms, thì phần mềm sẽ báo một lỗi đáo hạn,và bỏ qua việc phát đi.

5 Nếu cho đến bây giờ chưa xảy ra việc đáo hạn,byte có thể được gửi đến thanh ghi chứa dữ liệuphát của UART.

6 Sau đó, UART phát byte từ thanh ghi chứa dữ liệuphát vào thanh ghi dịch TSR (từ đây các bit dữ liệuđược dịch ra và gửi đi), và tạo dạng khung nối tiếp.

 Quá trình nhạân nối tiếp

Để nhận 1 byte từ đường dây kết nối nối tiếp,cổng được giả định như trên (cho cổng COM3):

1 Trước tiên, xác định địa chỉ cơ sở cổng I/O bằngcách đọc một từ (Word) từ vùng dữ liệu BIOS tại40:4H đối với cổng nối tiếp COM3 Nếu trị = 0:Không có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắnở đây và dĩ nhiên không có dữ liệu nào đượcgửi đi

2 Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA TerminalReady) và RTS (Request to Send) được xác lập lênmức cao (DTR = 1, RTS = 1).

- Điều này thông báo cho thiết bị kết nối biếtrằng máy tính đang hoạt động và sẵn sàng liênlạc Điều này được thực hiện bằng cách ghi trị 1các thanh ghi MMC của UART.

3 Kế đó kiểm tra tín hiệu trên đường trạng thái DSR.Tín hiệu này xuất hiện trong bit 5 của thanh ghi MSR.DSR báo cho máy tính biết rằngthiết bị kết nốiđã được bật lên và sẵn sàng DSR sẽ được kiểmtra cho đến khi nó lên mức cao hay cho đến khi hết2ms trước khi một lỗi đáo hạn được báo hiệu.

4 Kế đó, vùng đêïm nhận được kiểm tra để xem dữliệu đã nhận được dữ liệu nào chưa Bit 0 củathanh ghi LSR chứa một cờ hiệu báo dữ liệu đãsẵn sàng Nó được xét lên 1 khi vùng đệm có dữliệu Nếu cờ báo dữ liệu sẵn sàng không đượcxét sau 2ms, thì phần mềm sẽ khai báo một lỗiđáo hạn, và tác vụ bị bỏ qua.

5 Nếu cho đến bây giờ chưa xảy ra việc đáo hạn,byte có thể được đọc từ vùng đệm nhận củaUART.

- Trong chế độ bất đồng bộ, 8251 A dịch số liệutrên dây RxD từ bit một Sau mỗi bit, thanh ghi thuđược so sánh với thanh ghi chứa ký tự SYN Nếuhai thanh ghi chưa bằng nhau thì 8251 A dịch bit khácvà tiếp tục so sánh cho đến khi hai thanh ghi bằngnhau 8251 A kết thúc chế độ bất đồng bộ vàđưa tín hiệu SYNDET (Synch Detect) để báo đồngbộ đã hoàn tất.

- Nếu USART được nạp từ điều khiển để làm việcvới hai ký tự SYNC, quá trình bất đồng bộ cũngnhư trên Nhưng hai ký tự kế tiếp nhau sẽ được sosánh với hai ký tự SYNC trước khi đạt được sựđồng bộ Ở chế độ bất đồng bộ bit chẵn/lẻsẽ không phải kiểm tra USART ở chế độ đuổibắt đồng bộ với hai điều kiện:

- USART được khởi động ở chế độ đồng bộ.

- USART đã nhận lệnh ở chế độ bất đồng bộ.

 Khối phát

Khối này nhận số liệu song song từ đơn vị trungtâm, chèn thêm các thông tin rồi chuyển sang nốitiếp và gửi ra thân TxD (Transmiter DATA).

- Ở chế độ bất đồng bộ, khối phát chèn thêmbit START, bit kiểm tra chẵn lẻ paraty và một hayhai bit STOP.

- Trong chế độ đồng bộ, khối phát chèn thêmcác ký tự SYNC Những ký tự đồng bộ nàyphải được phát trước khi bản tin bắt đầu Nếutrong khi phát có khoảng trống giữa hai ký tự thìUSART tự động chèn các ký tự đồng bộ vào.- Trong cả hai chế độ đồng bộ và bất đồng bộ,

quá trình phát chỉ được cho phép khi tín hiệu TxE(Transmiter Enable) và tín hiệu CTS, ở trạng tháitích cực Nếu USART được đặt ở chế độ đồng bộtừ ngoài, chân SYNDET sẽ là cửa vào và nhậntín hiệu để đồng bộ khi thu.

- Khối phát có thể gửi tín hiệu cắt (BREAK) Đólà một chu kỳ liên tục các bit SPACE trên đườngdây liên tục và đưọc dùng ở chế độ truyềnsong công để cắt quá trình gửi thông tin ở đầucuối

- USART sẽ gửi tín hiệu cắt liên tục nếu bit D3 củabyte lệnh được thiết lập

 Khối điều khiển Modem

Khối này tạo và nhận tín hiệu RTS (Request to Send). Ngoài ra, còn có các tín hiệu ra DTR (DataTerminel Ready) và tín hiệu vào DSR (Data SetReady) Đó là những tín hiệu vạn năng.

 Tín hiệu DTR điều khiển bởi bit D2 bởi byte lệnh.

 Tín hiệu DSR thể hiện ở bit D7 của thanh ghi trạngthái.

 USART không định nghĩa các tín hiệu này mộtcách cứng ngắc Thông thường:

- Tín hiệu DTR qua Modem để chỉ rằng thiết bị đầucuối sẵn sàng truyền.

- DSR là tín hiệu từ Modem để chỉ trạng thái sẵnsàng liên lạc.

 Khối điều khiển vào/ra

Logic điều khiển đọc/ghi giải mã các tín hiệuđiều khiển từ Bus điều khiển của đơn vị trung tâmthành những tín hiệu đều khiển các cổng dẫn sốliệu đến Bus nội của USART.

Bảng sau cho biết sự liên quan giữ các tín hiệu CE,C/D\ RD\

CPU đọc số liệu từ USARTCPU đọc trạng thái từ USARTCPU ghi số liệu vào USARTCPU ghi lệnh vào USART

Bus của USART ở trạng tháitrở kháng cao

 Khối thu

Khối thu nhận dữ liệu nối tiếp ở chân RxD vàchuyển thành số liệu song song (P/PC) Trước khi bộthu làm việc, bit D2 trong Command world của bytelệnh phải ở trạng thái cho phép Nếu bit nàykhông được lập, bộ thu sẽ không tạo ra tín hiệuRxRDI.

- Trong chế độ bất đồng bộ, 8251 A kiểm tra mứcđiện áp của đầu vào RxD Khi có thay đổi mứclogic từ 1 xuống 0, 8251 A khởi động bộ đếmthời gian trong khối thu khi đặt thời gian ½ bit,8251 A kích mẫu đầu vào RxD Tại thời điểm nàycó 2 trường hợp xảy ra:

- Nếu đầu vào RxD có mức logic cao thì sự thayđổi từ 1 xuống 0 ở RxD trước lúc kích mẫu là donhiễu hay khối thu đã khởi động bộ đếm trong

khi nhận bit số liệu Như vậy có sai 8251 bỏ lệnhđang thực hiện và chuẩn bị ký tự mới.

- Nếu đầu vào RxD có mức logic thấp trong thờiđiểm kích mẫu 8251 tiếp tục kích mẫu để nhậngiá trị của các bit số liệu, bit kiểm tra chẵn lẻvà các bit dừng Sau đó, 8251 tách các bit khungvà chuyển số liệu qua Bus trong đến thanh ghiđệm số liệu thu Tín hiệu RxRDI được tạo ra đểbáo cho trung tâm biết số liệu thu đã sẵn sàng.- Trong chế độ đồng bộ, khối thu kích mẫu các bitsố liệu của ký tự rồi đưa đến đệm số liệu thuvà lập cờ RxRDI Vì bộ thu nhóm một số bitthành ký tự nên được xác định bit số liệu đầutiên là cần thiết Để đồng bộ giữa bộ thu vàbộ phát, nếu có trống trong dãy ký tự thì 8251tự động chèn ký tự SYNC vào Quá trình đồngbộ được thực hiện trong quá trình bất đồng bộ.

 Khối đệm vào ra

- Khối đệm vào ra chứa: Thanh ghi trạng thái, thanhghi số liệu thu (thanh ghi đệm số liệu thu), thanhghi số liệu phát và lệnh (thanh ghi đệm số liệuphát và lệnh).

- Như vậy, chỉ có một thanh ghi chứa thông tinchuyển từ đơn vị trung tâm vào USART Thông tinnày bao gồm số liệu và lệnh, do vậy phải cósự phân chia thời gian giữa lệnh và số liệu.Lệnh phải được gửi trước số liệu Trước khi gửisố liệu vào USART Đơn vị trung tâm phải kiểmtra tín hiệu sẵn sàng phát TxRDI Nếu gửi thôngtin khi TxRDI ở trạng thái chưa sẵn sàng số liệuchuyển đi có thể sai

Để giảm thời gian phụ, cần thiết tiến hành tựđộng hóa quá trình điều khiển Trong sản xuất hàngkhối, hàng loạt lớn, từ lâu người ta dùng phươngpháp gia công tự động với việc tự động hóa quátrình điều khiển Đặc điểm của loại máy tự độngnày là rút ngắn thời gian phụ, nhưng thời gian chuẩnbị sản xuất quá dài (thời gian thiết kế và chếtạo,thời gian điều chỉnh máy …) Nhược điểm nàykhông đáng kể, nếu sản xuất với khối lượng lớn.Trái lại với lượng sản xuất nhỏ, mặt hàng thay đổithường xuyên, loại máy tự động trở nên không kinhtế Do đó cần phải tìm ra phương pháp điều khiểnmới, đảm bảo thời gian điều chỉnh máy để giacông từ loại chi tiết này sang chi tiết khác đượcnhanh Yêu cầu này được thực hiện với việc điềukhiển theo chương trình.

Điều khiển theo chương trình là một dạng điều khiển tựđộng mà tín hiệu điều khiển (tín hiệu ra) được thay đổi theomột qui luật trước Nói cách khác, trên máy điều khiển theochương trình, thứ tự, giá trị của các chuyển động cũng nhưthứ tự đóng mở các bộ phận máy, đóng mở hệ thốnglàm nguội, bôi trơn, thay mũi khoan… Điều được thực hiệnđúng theo một chương trình đã vạch sẵn Các cơ cấu mangchương trình này được đặt vào thiết bị điều khiển, và sẽ làmtự động theo chương trình đã cho.

Nếu các chương trình trên được ghi lại bằng các dấu tì,bằng hệ thống cam, bằng mẫu ghép hình … Ta gọi hệ thống

điều khiển đó là hệ thống điều khiển theo chương trình phisố Nếu các chương trình được biểu thị bằng các chữ số dướidạng mã hiệu, ta gọi hệ điều khiển theo chương trình số.

Như vậy điều khiển theo chương trình số là một quá trìnhtự động cho phép đưa một cơ cấu di động từ vị trí này đến vịtrí khác bằng một lệnh Sự dịch chuyển ấy có thể là lượng diđộng thẳng (hoặc một góc quay theo các bậc tự do)

Trong nhiều trường hợp, phương pháp điều khiển theochương trình số được thiết kế tự động hóa việc di chuyển một

cơ cấu từ vị trí này đến vị trí khác, ta gọi là "điều khiển

theo điểm" Nhưng ta cũng dễ dàng khi rút ngắn vô hạn

khoảng cách giữa các điểm di động kế tiếp nhau và sẽ đạtđến một quá trình điều khiển quỹ đạo gọi là điều khiển theođường.

Phương pháp điều khiển theo chương trình số có thểdùng để di động bất kỳ một cơ cấu nào được truyền độngbằng động cơ Phạm vi sử dụng nó rất rộng, nhưng chủ yếulà tự động hóa máy công cụ.

Vì chương trình số có thể tiến hành cách xa máy vàmáy có hệ thống đo lường riêng, nên hệ thống điều khiểnnày có thể điều khiển một cách dể dàng và nhanh chóng.

Hệ thống điều khiển theo chương trình số còn được gọitắt là hệ thống NC (Numerical Control) và máy điều khiển theochương trình số được gọi là máy NC Như thế: Máy NC là loạimáy công cụ hoạt động tự động một phần hoặc toàn phầnvới các lệnh được thể hiện bằng dạng tín hiệu là các chữsố được ghi trên băng từ, đĩa từ hoặc phim…

Bước phát triển cao của máy điều khiển theo chương trìnhsố là sự ra đời của trung tâm gia công CNC Vậy trung tâm giacông là một loại máy điều khiển theo chương trình số có cơcấu tự động để thực hiện nhiều loại nguyên công khác nhausau một lần kẹp chi tiết, với sự trợ giúp của máy tính điệntử.

CNC có thể phân thành 2 loại: Loại dùng để gia công códạng thân hộp tấm, loại gia công chi tiết tròn xoay.

II _ ĐẶC ĐIỂM CỦA CNC

- Tập trung nguyên công cao độ.

- Có cơ cấu cấp dao tự động với dung lượng lớn.- Phần lớn CNC thường có bàn máy phụ và đồ gá.- Đạt được độ chính xác cao ở nguyên công tinh.

- Các CNC thường dùng hệ thống điều khiển theo đường.

III _ HỆ TOẠ ĐỘ MÁY

Các điểm mà trong khi gia công được xác định trong mộtchương trình để mô tả vị trí của các điểm náy trong vùnglàm việc, ta dùng hệ tọa độ Nó bao gồm ba trục vuông gócvới nhau cũng cắt nhau tại điểm gốc 0.

Với hệ toạ độ ba trục, bất kỳ điểm nào cũng được xácđịnh thông qua các tọa độ của nó Hệ tọa độ máy do nhàchế tạo xác định, thông thường nó không thể thay đổi.

Hình 1-1 : Hệ tọa độ vuông góc trên máy- Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị Trên máy

khoan nằm song song với bàn máy ( bàn kẹp chi tiết).

- Trục Y là trục thứ 2 trong mặt phẳng định vị Trên máykhoan nó nằm trên mặt máy và vuông góc với bàn máy.- Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính Trụcnày được nhà chế tạo xác định Chiều dương của trục Zchạy từ chi tiết hướng đến mũi khoan Điều đó có nghĩalà trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, mũi khoansẽ đi tới bề mặt chi tiết.

Để xác định nhanh chiềucủa các trục, dùng luậtbàn tay phải(Hình 1-1): Tađặt ngón giữa bàn tay phảitheo chiều của trục Z thìngón tay cái sẽ trỏ vềchiều của trục x và ngóntay trỏ sẽ chỉ theo chiềucủa trục Y.

Hệ toạ độ cơ bản đượcgắn liền với chi tiết.

Bởi vậy khi lập trình ta phải luôn luôn xuất phát từ chổxác định chi tiết đứng yên còn mũi khoan thì chuyển động.Điều đó có nghiã là:

Khi khoan rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhưng đểđơn giản hơn cho việc lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứngyên còn mũi khoan thì dịch chuyển Ta gọi đó là chuyển độngtương đối của mũi khoan.

Để mô tả đường dịch chuyển của mũi khoan (dữ liệu tọađộ) trên một số máy CNC có cả hai khả năng.

a) Dùng toạ độ Đề_Cac :

Khi dùng dữ liệu toạ độ Đề Các, ta đưa ra khoảng cách đosong song với trục từ một điểm tới một điểm khác.

Hình 1-2: Xác định nhanh chiều trục tọa độ

Các khoảng cách theo chiều dương của trục có kèm theodấu dương (+) phía trước Các khoảng cách theo chiều âm củatrục có kèm theo dấu âm (-) phía trước.

 Các số đo có thể đưa ra theo hai phương thức:

 Đo tuyệt đối :

Với các số đo tuyệt đối, ta đưa ra tọa độ các điểmđích tính từ một điểm cố định trong vùng làm việc.Nghĩa là trong mỗi chuyển động đều xác định mũi khoanphải dịch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệtđối.

 Đo theo chuổi kích thước :

Với các số đo theo chuỗi kích thước, ta đưa ratọa độ các điểm đích tính từ các điểm dừng lại củamũi khoan sau một lổ khoan được khoan Nghĩa là trongmỗi chuyển động đều đưa ra số liệu của mũi khoancần được dịch chuyển tiếp một lượng là bao nhiêunữa theo từng trục toạ độ.

b) Dùng tọa độ cực :

Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ tọa độ cực, ta đưa ra vị trícủa một điểm thông qua khoảng cách và góc so với mộttrục cơ sở.

Các tọa độ cực chỉ có thể đo trên một mặt phẳng chính.Trong phạm vi của một hệ tọa độ cực có 3 mặt phẳng chính.Từ 3 trục x, y và z của hệ thống sẽ có 3 mặt kẹp, đó là:Mặt x/y, mặt x/z, mặt y/z.

 Những điểm quan trọng trong một hệ tọa độ cực

 Điểm chuẩn : Là điểm gốc 0 của hệ tọa độ máy.

 Điểm 0 chi tiết : Là điểm gốc 0 của hệ tọa độ chi tiết,nó được giữ cố định cho một chi tiết.

 Điểm 0 lập trình : Là điểm gốc 0 từ đó xác định cácdữ liệu cập nhật trong một chương trình Điểm này cóthể thay đổi thông qua lệch dịch chuyển điểm 0.

IV _ CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN

Phù hợp với yêu cầu đa dạng trong thực tế, người taphân biệt hệ điều khiển theo ba mức điều khiển khác nhau :

- Điều khiển theo điểm.- Điều khiển theo đoạn.- Điều khiển theo đường.

1 Điều khiển theo điểm :

Là hệ thống điều khiểnkhông có mối quan hệ hàmsố (vô hàm) giữa các chuyểnđộng dọc theo trục tọa độ.Nhiệm vụ chủ yếu của hệthống điều khiển là định vịchính xác mũi khoan hoặc chitiết vào ví trí yêu cầu Hệthống này không kiểm tra theo

qũi đạo, vận tốc, mà kiểmtra theo vị trí định vị.

Điển hình nhất của hệ thống này là điều khiển để khoanlỗ tức là cần điều khiển chuyển động tương đối giữa dao và

phôi đến từng điểm xác định Chẳng hạn từ điểm A(X1,Y1 ),B(X2,Y2) Đặc điểm của loại điều khiển này là trong quá trìnhđiều khiển mũi khoan không làm việc Quá trình gia công chỉđược tiến hành theo bất cứ tọa độ nào: Có thể trước tiêntheo tọa độ X, sau đó theo Y hoặc ngược lại, hoặc đồng thờithực hiện cùng một lúc trên hai trục với vận tốc lớn nhất

2 Điều khiểu theo đoạn :

Cũng giống như hệ thốngđiều khiển theo điểm, tứclà không có quan hệ hàmsố giữa các chuyển độngtheo tọa độ Điểm khác làkhi định vị, mũi khoan làmviệc nên không thể định vị

theo một đường bất kỳ,mà thông thường phải theohướng song song với mộttrục tọa độ.

x1 x2

Khi khoan cạnh song song với trục tọa độ được xác địnhbởi các điểm (X1,Y1) và (X2,Y2) thì phải di động bàn máy (hoặcmũi khoan) theo tọa độ Y Trong lúc đó bàn trượt theo hướng Xphải đứng yên Chỉ sau khi khoan xong các điểm song song vớitrục Y rồi mới tiến hành định vị các điểm song song với trụcX.

Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển theo điểm vàtheo đoạn không khác nhau Do đó, ta có thể thực hiện hệthống này theo sơ đồ sau.

Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển theo điểm và đoạnkhởi đầu bằng các số liệu về hình dáng và số liệu côngnghệ chi tiết gia công Hai số liệu ấy tạo thành dữ liệu giacông Thông qua quá trình lập trình, nhờ cơ cấu ghi mã hiệu,các dữ liệu gia công được biến thành các mã hiệu ghi vàochương trình Chương trình này bao gồm tất cả mọi tín hiệu cầnthiết cho việc điều khiển các cơ cấu của máy.

Những khâu kể trên có thể thực hiện ở bất cứ nơinào, tách xa khởi máy, nên gọi là phần xử lý dữ liệu bênngoài Dữ liệu gia công cũng có thể đưa trực tiếp vào bảngđiều khiển số đặt trên máy (như máy NC đơn giản) hoặc truynhập trực tiếp vào máy tính trung tâm như ở hệ thống CNC.Các khâu kế tiếp của xích điều khiển điều đặt bên trongmáy, nên gọi là phần xử lý dữ liệu bên trong.

Khâu đầu tiên của phần xử lý dữ liệu bên trong là cơcấu đọc Vì chương trình ghi các dữ liệu gia công dưới dạng mãhiệu, nên phải qua cơ cấu giải mã để biến mã hiệu thànhnhững tín hiệu điều khiển: Tín hiệu hành trình và tín hiệu khởiđộng.

Tín hiệu khởi động có nhiệm vụ đóng ngắt các cơ cấutác động, nên ta không đề cập đến trong sơ đồ cấu trúc.Còn tín hiệu hành trình là những trị số đã được xác định đểđịnh vị bàn máy theo tọa độ X-Y Tín hiệu hành trình cần đưaqua cơ cấu chuyển đổi, nhằm tạo nên những tín hiệu giốngnhau để đưa vào cơ cấu so sánh.

Cơ cấu so sánh có hai tín hiệu vào: một tín hiệu lànhững trị số xác định từ chương trình đưa đến gọi là giá trịcần, một tín hiệu là những trị số thực tế từ thiết bị đo hànhtrình của bàn máy đưa đến gọi là giá trị thực Qua cơ cấu sosánh, nếu hai gía trị chênh lệch nhau, sẽ tạo nên một tín hiệusai lệch Qua cơ cấu khuếch đại, tín hiệu sai lệch làm khởiđộng động cơ (động cơ quay bàn máy) để bù sai số Khi đạtđến vị trí đã định, giá trị cần và giá trị thực bằng nhau, tínhiệu sai lệch sẽ bằng không, cơ cấu khởi động dừng.

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN THEO ĐIỂM VÀ ĐOẠN

Hệ thống điều khiển vừa mô tả trên là hệ thống kín.Để tạo nên hệ thống kín thông thường rất tốn kém Vì thế,

Động cơ điềukhiểnCơ cấukhuếch đại

Cơ cấu ghi mã hiệu

Xử lý dữ liệu

Bên ngoài

Bên

trong Cơ cấu

đọc C

Tín hiệu hành trình

Cơ cấu chuyển đổi

Tín hiệu khởi động

Cơ cấu so sánh

Cơ cấu khuếch đại

Động cơ điều khiển

Thiết bị đo hành trình

Thiết bị đo hành trình

Bàn máyBàn

X

người ta đang cố gắng để tạo nên một hệ thống điều khiểnđơn giản hơn

Thí dụ như hệ thống dùng cơ cấu ngắt Ở đây, các tínhiệu khởi động điều khiển trực tiếp các động cơ điều khiển,chứ không phải tìm hiệu số sai lệch của cơ cấu so sánh saukhi được khuếch đại Việc so sánh tín hiệu cần với tín hiệuthực cũng được tiến hành như trên Nhưng khi có sai lệch nósẽ tác động động cơ ngắt, làm dừng động cơ điều khiển.

CHƯƠNG II

TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ

BƯỚC

I _ CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠBƯỚC

 Động cơ bước được phân thành ba loại chủ yếu sau :

1 Động cơ nam châm vĩnh cửu : Hay còn gọi là động cơ

bước kiểu tác dụng và thường được chế tạo có cực móng.Động cơ này có góc bước thay đổi từ 60 450 trong chế độđiều khiển bước đủ, mômen hãm từ 0,5  25 Ncm, tần sốkhởi động lớn nhất là 0,5 và tần số làm việc lớn nhấtở chế độ không tải là 5 Khz.

Hình 2-1: Cấu tạo động cơ bước vĩnh cửu

1 và 2) Hai nửa Stator có dạng cực móng được từ hóavới cực N và S xen kẻ nhau; 3) Hai cuộn stato (một cuộn điềukhiển đơn cực và một cuộn điều khiển lưỡng cực) được đặt ởbên trong hai nửa stator; 4)Rotor nam châm vĩnh cửu có cáccực từ xen kẻ.

2 Động cơ bước có từ trở thay đổi : Hay còn gọi là động

cơ phản kháng Kiểu động cơ này có góc nằm trong giớihạn từ 1,80  300 trong chế độ điều khiển bước đủ, mômenhãm từ 1 50 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 1 Khz,và tần số làm việc lớn nhất trong điều kiện không tải là20 Khz Stato được chế tạo thành dạng răng với bước cực s.Cuộn dây pha (2) được quấn trên 2 hoặc 4 răng đối xứngnhau, roto của động cơ cũng được chế tạo thành dạng răngcó bước cực r.

C

Hình 2-2 :Cấu tạo động cơ bước có từ trở thayđổi

1) Stato được chế tạo thành dạng răng; 2) Cuộn dây pha; 3) Roto có từ trữ thay đổi được chế tạo thành dạng răng.

3 Động cơ bước hổn hợp :

Hay còn gọi là động cơbước cảm ứng, có gócbước thay đổi trong khoảng0,36 - 150 trong chế độ bướcđủ, mômen hãm từ 3 - 1000Ncm, tần số khởi động lớnnhất là 40 khz Trong các loạiđộng cơ bước kể trên thìđộng cơ bước hổn hợp đượcsử dụng nhiều hơn cả Vì loạiđộng cơ này kết hợp các ưuđiểm của hai loại động cơtrên đó là: Động cơ namchâm vĩnh Cửu với dạng cực

móng, và động cơ có từ

trở thay đổi.

Cấu tạo của động cơ bước thay đổi hổn hợp là sự kếthợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cữu và động cơ bướccó từ trở thay đổi Phần Stato được cấu tạo hoàn toàn giốngStator của động cơ bước có từ trở thay đổi Trên các cựccủa Stato được đặt các cuộn dây pha, mỗi cuộn dây pha đượcquấn thành 4 cuộn dây (h.2-3) hoặc được quấn thành 2 cuộndây (h.2-4) đặt xen kẻ nhau để hình thành lên các cực N và Sđồng thời đối diện với mỗi cực của bối dây là răng củaRoto và cũng được đặt xen kẽ giữa hai vành răng số 3 củaRoto

 Động cơ hổn hợp cũng được chế tạo với 2, 4 và 5 pha, độngcơ 2 và 4 pha thường cho góc bước từ s = 0,90 - 150 còđộng cơ 5 pha thường có có góc bước từ s = 0,180 - 0,270

c/vòng

 Bước răng của Roto được xác định bằng biểu thức sau:

Trong đó: Zr là số răng của Roto

 Góc bước của động cơ là tỷ số giữa bước răng r và sốpha m của động cơ khi cuộn dây được điều khiển lưỡngcực :

 Động cơ hổn hợp có tần số bước và độ phân giải cao,

 Loại động cơ này thườngđược chế tạo 2, 3, 4 tầngtrình bầy kết cấu của độngcơ bước từ trở thay đổi cóba tầng Trong mỗi tầng sốrăng của Stato và Rotogiống nhau Vị trí răng của 3Stato được đặt giống nhauvà được cố định trên trụcRoto, nhưng vị trí răng của 3Stato được đặt lệch nhau 1/3bước răng.

Quá trình điều khiển bước đủ

Hình 2-4: Cấu tạo động c

1) Hai pha điều khiển lưỡngcực

2) Stator dạng răng.

3) Cuộn dây pha điềukhiển lưỡng cực.

4) Hai vành răng ngoàicủa rotor Nam châmvĩnh cửu được

 Góc lệch giữa hai tầng kềnhau được xác định bằngbiểu thức sau:

Nếu Roto có Zr = 12 răng thì góc lệch nhau giữa hai tầngkề nhau là 100

 Khi có một xung dòng điện điều khiển đặt vào tầng 1 thìrăng của Roto và Stato đối đỉnh nhau (vì từ thông chỉkhép kín tại vị trí có từ trở nhỏ nhất) Lúc này răng củaRoto và Stato ở tầng 2 lệch nhau 1 góc là 100, còn răngcủa Roto và Stato ở tầng 3 lệch nhau là 200 Cắt xung dòngđiện điều khiển vào tầng 1 và các xung dòng điện điềukhiển vào tầng thì Roto của tầng 2 quay một góc 100 đểđỉnh răng của Roto trùng với đỉnh răng của stato ở tầng2, lúc này răng của Roto và Stato của tầng 3 lệch nhaumột góc là 100 so với tầng 2 Quá trình điều khiển tiếp tụccho tới khi trở lại tầng 1 Cuối cùng ta có quá trình điềukhiển theo trình tự 1-2-3-1

II _ ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC

Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ hoạt độngdưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau Khi mộtxung dòng điện hoặc điện áp đặt vào cuộn dây phần ứngcủa động cơ bước, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đimột góc nhất định, và được gọi là bước của động cơ, khi cácxung dòng điện đặt vào cuộn dây phần ứng liên tục thì rotosẽ quay liên tục.

Vị trí của trục động cơ bước được xác bằng sốlượng xung, và vận tốc của động cơ tỷ lệ với tầnsố xung, và được xác định bằng số bước/giây(second) Tính năng làm việc của động cơ bước đượcđặt trưng bởi bước được thực hiện, đặt tính góc (quanhệ của mômen điện từ theo gốc giữa trục của Rotovà trục của từ trường tổng), tần số xung giới hạnsao cho các quá trình quá độ, khi hoàn thành mộtbước có thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo.Tính năng mở máy của động cơ, được đặt trưng bởitần số xung cực đại có thể mở máy mà không làmcho Roto mất đồng bộ (bỏ bước) Tuỳ theo kết cấucủa từng loại động cơ, mà tần số động cơ có thểtiếp nhận được từ 10 đến 10.000 Khz.

 Bước của động cơ (giá trị của góc giữa hai vị trí ổn định

kề nhau của Roto) càng nhỏ thì độ chính xác trong điềukhiển càng cao Bước của động cơ phụ thuộc vào số cuộn

Trang

dây phần ứng, số cực của Stato, số răng của Roto vàphương pháp điều khiển bước đủ hoặc điều khiển nữabước Tùy theo yêu cầu về độ chính xác và kết cấu củađộng cơ, mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ1800 - 0,180 Trong đó: động cơ bước nam châm vĩnh cửudạng cực móng và có từ trở thay đổi từ 60 - 450, động cơbước có từ trở thay đổi có góc bước nằm trong giới hạntừ: 1,80- 300, và động cơ bước hỗn hợp có góc bước thayđổi trong khoảng 0,360 - 150 Các giá trị góc của các loạiđộng cơ kể trên được tính trong chế độ điều khiển bướcđủ.

C

 Chiều quay của động cơ bước không phụ thuộc vào chiềudòng điện chạy trong các cuộn dây phần ứng, mà phụthuộc vào thứ tự cuộn dây phần ứng được cấp xung điềukhiển Nhiệm vụ này do bộ chuyển phát thực hiện.

 Số cuộn dây phần ứng (hay cò gọi là cuộn dây pha) củađộng cơ bước được chế tạo từ 2 - 5 cuộn dây pha (hay còngọi là bối dây) và được đặt đối diện nhau trong các rãnhở Stato Đối với cuộn dây phải có hai cuộn dây thì chỉdùng cho điều khiển lưỡng cực (cuộn dây có cực tính thayđổi), với 4 cuộn dây có thể dùng cho cả hai chế độ điềukhiển lưỡng cực và điều khiển đơn cực.

III _ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BƯỚC ĐỦVÀ NỬA BƯỚC

1 Phương pháp điều khiển bước đủ

Thể hiện trình tự điều khiển bước đủ của dộng cơ bướcnam châm vĩnh cửu được từ hóa với các cực từ xen kẽ.Nguyên lý làm việc của động cơ bước là dựa trên sự tácđộng tương hổ giữa từ trường của Stato và Roto, hình thànhmômen điện từ làm quay Roto đi một góc nhất định Khi choxung dòng điện tác độngvào cuộn dây pha AA'( hình 2-6a) thìRoto sẽ quay đến vị trí, mà trục từ trường của Roto (cũngchính là trục dọc của Roto) trùng với trục từ trường của pha A

Nếu cắt xungdòng điện vào pha A,và cho xung dòng điệntác dụng vào cuộndây pha BB' (h.2-6b) thìvectơ từ hoá của dòng

điện sẽ quay đi một góc là 180, dođó Roto cũng quay đi một góc là180 để cho trục của từ trường Rototrùng với trục của từ trường tổng

trở thay đổi có ba tầng EMBED PBrush µ §

Sau đó cắt xung tác động vào pha B và lại cho xung dòngđiện vào pha A (hình 2-6c), nhưng đổi dấu thì Roto lai quay tiếpmột góc là 180 Nếu tính từ điểm đầu thì Roto đã quay đượcmột góc là 360

Quá trình chuyển phát xung dòng điện tác dụng vàomột trong hai pha cho tới khi Roto quay một vòng, động cơ sẽthực hiện được 20 bước (hay còn gọi là 20 nhịp)

Quá trình chuyển mạch các cuộn dây điều khiển theomột trình tự (A+, B+, A-, B-,) và quá trình chuyển mạch theo trìnhtự (A+,B+), (A+, B-),(A-,B+), (A-,B-) Trong hai trường hợp này, thì trongmột chu trình chuyển mạch có 20 nhịp (bước), và ở mỗi nhịpcó số cuộn dây điều khiển được cấp xung dòng điện chonhau

Dạng điều khiển này được gọi là điều khiển bước đủhay còn gọi là điều khiển đối xứng.

2 Phương pháp điều khiển nửa bước :

Thể hiện trình tự điều khiển nửa bước, quá trình điềukhiển nửa bước tương tự như quá trình điều khiển bước đủ,nhưng trình tự chuyển mạch các cuộn dây điều khiển cókhác nhau: cụ thể là từ A+, (A+,B+), B+, (A-,B+), A-, (A-,B-), B-, (A+,B-),…

Với trình tự chuyển mạch này, một chu trình hoàn chỉnhbao gồm 40 nhịp, và trong mỗi nhịp số cuộn dây điều khiểnđược cung cấp xung khác nhau, khi đó Roto quay được một vòngthực hiện 40 nhịp điều khiển có góc bước là 90 Phương phápđiều khiển này được gọi là phương pháp điều khiển nửabước hay còn gọi là điều khiển không đối xứng Trong haiphương pháp điều khiển trên, thì phương pháp điều khiển nửabước cho giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần, và số bước/vòngtăng lên hai lần so với phương pháp điều khiển bước đủ.

Xét về yêu cầu đảm bảo độ chính xác trongđiều khiển, thì phương pháp điều khiển nửa bước dễdàng đáp ứng hơn, nhưng bộ chuyển phát xung điềukhiển phức tạp hơn nhiều so với phương pháp điều

khiển bước đủ.

bước hỗn hợp 5 pha điều khiển lưỡngcực

IV _ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠBƯỚC

1 Động cơ nam châm vĩnh cửu :

Nguyên lý làm việc của động cơ này là dựa vào tácđộng của một trường điện từ trên một mômen điện từ, từclà tác động giữa một trường điện từ và một hoặc nhiềunam châm vĩnh cửu Roto của động cơ tạo thành một hoặcnhiều cặp từ và mômen điện từ của nam châm được dặtthẳng hàng trên từ trường quay do các cuộn dây tạo nên.

 Xét cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửunhư:

Hình 2-8: Sơ đồ kết cấu của động cơ bước

Động cơ có hai cuộn dây lắp ở hai cực của Stato, vàmột nam châm vĩnh cửu ở Roto Khi kích thích một cuộn dâycủa Stato (đồng thời ngắt điện cuộn kia) sẽ tạo nên hai cựcBắc (North) và Nam (South) của nam châm Roto sẽ thẳng đứngvới hướng từ trường

Nếu ta cho dòng điện vào cuộn dây W1 thì vị trí 1 và 3của Stato tương ứng sẽ là cực Nam và cực Bắc.

Giả sử trục của nam châm vĩnh cửu của Roto đang lệchvới trục 1-3 một góc  dưới tác dụng của lực hút do các cựctrái dấu của nam châm sẽ sinh ra một lực quay Roto về vị trí1, vị trí này gọi là vị trí cân bằng Sau đó cho dòng điện I2

vào cuộn dây W2 (lúc này dòng điện ở cuộn W1 bị ngắt),thanh nam châm sẽ quay nhanh đến vị trí 2 một góc 900 nếuviệc cấp điện liên tục và tuần tự vào cuộn dây W1, W2, W1,W2, … Và đảo chiều dòng điện sau mỗi bước, thanh nam châmsẽ quay thành những vòng tròn, từ một phần tư vòng trònđến một phần tư vòng tròn khác.

Các cuộn dây của Stato gọi là các pha Động cơ bướccó thể có nhiều pha: 2, 3, 4, 5 pha, nó được cấp điện cuộn

h

i

g hro

n

ặt be

ùc

độn bư

này sang cuộn khác với việc đảo chiều dòng điện sau mỗibước quay Chiều các động cơ phụ thuộc vào thứ tự cung cấpđiện cho các cuộn dây và hướng của từ trường.

2 Động cơ bước từ trở thay đổi :

Nguyên lý làm việc của động cơ bước từ trở thay đổi dựatrên cơ sở định luật cảm ứng điện từ, tức là dựa trên sựtác động giữa một trường điện từ và một Roto có từ trởthay đổi theo góc quay.

 Cấu trúc tiêu biểu của động cơ bước có từ

trở thay đổi

Hình 2-9: Động cơ bước ba pha từ trở thay đổi

Roto động cơ điện được chế tạo bằng vật liệu dẫn từ,trên bề mặt Roto thường có nhiều răng Mỗi răng của Rotohoặc của Stato gọi là một cực Trên hai cực đối diện đượcmắc nối tiếp hai cuộn dây (ví dụ như cuộn dây AA') tạo thànhmột phần của động cơ Như vậy động cơ như hình vẽ có bapha A, B, C, từ trở thay đổi theo góc quay của răng Khi cácrăng của Roto đứng thẳng hàng với các cực của Stato, từtrở ở đó sẽ nhỏ nhất Nếu ta cho dòng điện chạy vào cuộndây BB' nó sẽ tạo nên từ trường kéo cực gần nó nhất củaroto và làm Roto quay một góc 300 theo chiều ngược chiều kimđồng hồ Nếu dòng điện được đưa vào cuộn dây CC', Roto lạitiếp tục quay một góc 300 nữa … Các cuộn dây AA', BB', CC' gọilà các pha.

Hướng quay của động cơ không phụ thuộc vào chiềucủa dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho cuộndây Nhiệm vụ này do các mạch logic trong bộ chuyển phátthực hiện Với cách thay đổi thứ tự hoặc thay đổi cách kíchthích các cuộn dây ta cũng làm thay đổi các vị trí góc quay.

Động cơ bước có từ trở thay đổi có chuyển động êm,số bước lớn và tần số làm việc cũng khá lớn (từ 2 đến 5Khz).

 Một số công thức tính cho động cơ bước từ trở thayđổi:

Nr : Số răng rotoNs : Số răng stato

b

h Hì

từ