Tài liệu Chương 2: Các phương pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động cơ điện một chiều doc

Nguyenvanbientbd47@gmail.com Chơng phơng pháp sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động điện chiều Hiện công nghệ mạch tổ hợp phát triển mạnh mẽ nên giá thành thiết bị IC hạ Trong công nghiệp kỹ thuật điều khiển số đợc áp dụng cách rộng rÃi mức độ đơn giản, thực điều khiển IC rời rạc cỡ nhỏ mức độ trung bình sử dụng àP thiết bị ngoại vi đơn giản máy móc hệ thống phức tạp yêu cầu đặc tính kỹ thuật cao sử dụng microcomputer Các hệ vi xử lý công nghiệp trớc năm 1976 thờng sử dụng loại bit nh 4004, 4040 Khoảng từ năm 1977 đến 1985 thị trờng phổ biến loại bít nh 8080, 8085, Z80 Hiện hệ thống yêu cầu độ chÝnh x¸c cao ng−êi ta th−êng sư dơng c¸c hƯ vi xử lý 16 bits 32 bits Phơng pháp điều khiển xung Transistor Hình2.1: Sơ đồ nguyên lý ghép nối máy tính điều khiển tốc độ động Trong đó: Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com KĐCS: khuếch đại công suất ĐC: động điện chiều FT : máy phát tốc CL : mạch chỉnh lu điện áp cho máy phát tốc Máy tính chức làm so sánh, tạo chơng trình điều khiển tốc độ định chiều quay cho động làm chức biến ®ỉi tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn TÝn hiƯu cđa bé DAC xung vuông có độ rộng thay đổi T = f(E) với E sai lệch giá trị thực giá trị đặt Bộ khuếch đại công suất đơn làm nhiệm vụ phối hợp tải, cung cấp dòng điện để động làm việc Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Nguyên lý hoạt động mạch Khuếch đại thuật toán làm nhiệm vụ phận kênh Khi đầu vào (-) có tín hiệu U1> U2 = đầu khuếch đại thuật toán bÃo hoà âm Thế âm đặt vào chân bazơ Transistor T1 T3 T3 phân cực thuận nên dẫn T1 phân cực ngợc nên khoá T3 dẫn nên T4 dẫn động quay theo chiều thuận Khi U1 = U2 > đầu khuếch đại thuật toán bÃo hoà dơng làm cho Transistor T1 T2 dẫn làm cho động quay theo chiều ngợc Cuộn dây L tụ C dùng để san điện áp động đảo chiều quay Hiện tợng đợc giải thích nh sau: ta biết máy điện chiều làm việc chế độ động chế độ máy phát Khi ta đặt điện áp kích từ hay điện áp phần ứng cho máy điện sinh máy điện mômen làm quay rotor máy điện chiều làm việc chế độ động Ngợc lại quay rotor máy điện chiều đặt điện áp kích từ cho lúc máy điện chiều làm việc chế độ máy phát Khi ta đảo chiều quay động điện chiều, lúc ta không đặt điện áp vào phần ứng động (Uu = 0) nhng động quay theo quán tính có kích từ phần ứng động ta có sức điện động động làm việc chế độ máy phát Độ lớn sức điện động phụ thuộc vào tốc độ động lúc đảo chiều E(t ) = C c n(t ) Sức điện động giảm dần theo thời gian tốc độ n(t) giảm dần Do để bảo vệ Transistor T2 T4 ta mắc thêm D7 D8 nối colector emitor Transistor Khi động quay thuận mà ta đảo chiều quay A >Vcc D7 thông, tiếp giáp C - E Transistor T4 chịu điện áp ngợc : Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com U ng = Vcc + E ( t ) mµ chØ lµ : U ng = Vcc + 0,7V Máy phát tốc động có trục gắn trực tiếp với Điện áp phần ứng máy phát tốc phản ánh tốc độ thực tế động Điện áp đợc chỉnh lu cầu điôt D1 ữ D4 để đa ADC Phải dùng cầu chỉnh lu động quay thuận nghịch nên điện áp máy phát tốc lúc dơng lúc âm tuỳ theo chiều quay động mà ADC chịu điện áp analog đa vào lớn phải dùng cầu chỉnh lu để đảm bảo điện áp vào ADC dơng Máy phát tốc đờng phản hồi tốc độ hệ thống điều chỉnh tốc độ động Chơng trình điều khiển động máy tính tính sai lệch E lợng điều khiển U = f (E), sau lợng điều khiển đến chơng trình biến lợng điều khiển U thành xung vuông có độ rộng thay đổi biên độ tần số số Đây phơng pháp ®iỊu chÕ ®é réng xung vu«ng NÕu sai lƯch lín lợng điều chỉnh U lớn độ rộng xung vuông lớn Giả sử ta cho động quay ngợc vào U2 ta có xung dơng có độ rộng Đầu khuếch đại thuật toán có xung vuông có độ rộng Transistor T1 T2 mở thay đổi tốc độ động Khi ta đảo chiều động đầu ADC Transistor T1 ữ T2 khoá Động đợc ngắt khỏi mạch động lực R4 triết áp dùng để điều chỉnh cho kênh điều khiển cân Tức U1 = U2 = A đầu 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 chiều máy tính biến đổi Thyristor Sơ đồ điều khiển kinh điển Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Trớc vào xây dựng hệ thống theo yêu cầu, ta xét 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 điều khiển động chiều Trong đó: 1: Bộ tạo điện áp đồng pha 2: Máy phát xung ca 3: Bộ so sánh 4: Bộ khuếch đại xung công suất 5: Biến áp xung (BAX) 6: Thyristor Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Sinh viên: Hà Ngọc Thắng Lớp: ĐKTĐ K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Các điôt D1 ữD4 tạo thành mạch chỉnh lu lới điện 50Hz Điện áp chiều sau chỉnh lu đợc đa tới khâu đồng pha (1) để tạo xung ca Để tạo xung ca ta lấy tín hiệu từ khâu đồng pha (1) đa vào mạch tạo xung theo nguyên lý phóng nạp tụ Transistor T1 đóng mở với tần số f=100Hz so sánh nguồn chiều (+15V) tín hiệu điện áp sau chỉnh lu Khi T1 khoá, tụ C1 đợc nạp qua điện trở R3 H»ng sè thêi gian n¹p tơ: Tn =R3C1 Khi Transistor T1 mở C1 phóng điện qua T1, số thêi gian phãng: Tf = RCEC1 V× RCE rÊt nhá nên Tf