w = f(M) hoặc n= f(M)
2.6. THIẾT KẾ MODUL ĐỘNG CƠ BƯỚC 1.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC
2.6.1.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC 2.6.1.1.Vai trò của động cơ bước
Động cơ bước có vai trò rất quan trọng trong điều khiển chuyển động kỹ thật số ,tự động hóa,.. vì nó là cơ cấu chấp hành trung thành với những lệnh đưa ra dạng số, nó chấp hành chính xác. Ta có thể điều khiển nó quay một góc bất kỳ, chính xác, dừng lại ở một vị trí nào đó ta muốn. Vì vậy nó được ứng dụng nhiều trong tự động hóa và điều khiển số.
Một số ứng dụng như : máy CNC, máy in, ổ cứng, ổ đĩa quang, robot..
Rất nhiều ứng dụng đòi hỏi cơ cấu chuyển động có độ chính xác cao, chuyển động êm cho thấy vai trò của động cơ bước rất quan trọng.
2.6.1.2.Cấu tạo của động cơ bước
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ không đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động cảu rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết. Về cấu tạo, động cơ bước có thế coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dung chuyển mạch. Cụ thể, các mấu trong động
cơ là rôto và stato là các nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở nó là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính, cho phép chúng quay khá nhanh với một bộ điều khiển thích hợp cho phép chúng khởi động và dừng lại ở bất kỳ vị trí nào ta muốn một cách dễ dàng.
Động cơ bước có thể được dùng trong hệ thống vòng hở đơn giản,những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiển gia tốc với tải trọng tĩnh,nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiển ở gia tốc lớn, người ta vẫn dùng hệ điều khiển vòng kín với động cơ bước một chiều không tiếp xúc và động cơ động bộ giảm tốc công suất nhỏ.
2.6.1.3.Hoạt động
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Một số ưu và nhược điểm của động cơ bước:
- Ưu điểm:
+ Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho điều khiển vị trí và vận tốc.
+ Thích hợp với các thiết bị điều khiển số, với khả năng điều khiển số trực tiếp(động cơ bước trở thành thông dụng trong kỹ thuật robot)
+ Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh. - Nhược điểm:
+ Công suất thấp (việc nâng cao công suất của động cơ bước đang được rất quan tâm hiện nay)
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số,động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số. Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành tự động
hóa,chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điều khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, diều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay...Trong công nghệ máy tính, động cơ bước đươc sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng , ổ đĩa mềm, máy in...
2.6.1.5.Các đặc tính cơ bản của động cơ bước
Brushlesss(không chổi than): STEP là loại động cơ không chổi than.
Load Independent(độc lập với tải): động cơ bước quay với tốc độ ổn định trong tầm moment của động cơ. Open loop positioning(điều khiển vị trí vòng hở): thông thường chúng ta có thể đếm xung kích ở động cơ để xác định vị trí mà không cần có cảm biến hồi tiếp vị trí,nhưng đôi khi trong những ứng dụng đòi hỏi tính chính xác cao STEP thường được sử dụng kết hợp với các cảm biến vị trí như: encoder,biến trở...Holding Torque(moment giữ) : STEP có thể giữ được trục quay của nó, so với động cơ DC không có hộp số thì moment giữ của STEP lớn hơn rất nhiều. Excellent Response (đáp ứng tốt): STEP đáp ứng tốt khi khởi động, dừng lại và đảo chiều quay một cách dễ dàng.
2.6.2.Sơ đồ nguyên ly mạch modul động cơ bước 2.6.3.Chương trình $INCLUDE(REG51.INC) ORG 00H MAIN: MOV R7,#00H MOV R6,#00H BACK1: MOV P2,#01H CALL DELAY MOV P2,#02H CALL DELAY MOV P2,#04H CALL DELAY MOV P2,#08H CALL DELAY
INC R7 CJNE R7,#50,BACK1 BACK2: MOV P2,#08H CALL DELAY MOV P2,#04H CALL DELAY MOV P2,#02H CALL DELAY MOV P2,#01H CALL DELAY INC R6 CJNE R6,#150,BACK2 JMP MAIN DELAY: MOV R0,#150 BACK3: MOV R1,#0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0,BACK3 RET END