Hệ thống vi gắp nhiệt điện silic-polyme tích hợp cảm biến cùng với bộ điều khiển tích hợp sẽđáp ứng đủ các chức năng cho một hệ thống vi gắp tự động. Cả hai phần chính của hệ thống là vi gắp và mạch điều khiển tích hợp đều được chế tạo trên một đế. Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển này là có vòng điều khiển đóng, hoạt
động ổn định và có thể hoạt động như một hệ thống độc lập. Hệ thống có thể hoạt
động với thông tin đầu vào là một giá trị điện áp đặt sẵn hoặc tín hiệu số 8 bit tương ứng với giá trị của chuyển vị.
Mục tiêu đặt ra là điều khiển chuyển vị của vi gắp đến vịtrí được yêu cầu với tốc
độ nhanh nhất và giữ nguyên tại trạng thái đó. Do vậy bộ điều khiển cần phải giám sát tín hiệu phản hồi từ hệ cảm biến và tín hiệu tham chiếu rồi cấp nguồn cho cơ cấu chấp hành một cách liên tục. Để thực hiện được điều này, có thể sử dụng hệvi điều khiển số
hóa lập trình được. Tuy nhiên giải pháp này khá phức tạp, kích thước và giá thành sản
phẩm sẽ rất cao. Hơn nữa, giải pháp điều khiển số hóa sẽ gây ra sai số cũng như độ trễ
nhất định khi phải lấy mẫu và so sánh theo từng xung. Việc lấy mẫu và gửi lệnh cho cơ
cấu thi hành lại cần đến chuyển đổi tương tự số và ngược lại. Với các lý do trên, phần chính của bộđiều khiển được lựa chọn thiết kếhoàn toàn theo điện tửtương tự với rất
81
nhiều ưu điểm: đáp ứng nhanh, không có sai số, mạch đơn giản, tiết kiệm diện tích và
kích thước cho cả hệ thống.
Hình 3.9 là đề xuất sơ đồ khối của hệ thống mạch điều khiển, bao gồm một vòng
điều khiển đóng với bộđệm tín hiệu từ cảm biến, bộ tạo điện áp chuẩn tham chiếu, bộ
tạo điện áp nguồn nội bộ, mạch điều khiển công suất cho cơ cấu chấp hành, các
chuyển mạch logic và các khối chức năng nhận lệnh chuyển vịcho đầu kẹp. Trong các
khối chức năng kể trên, bộ tạo điện áp tham chiếu chuẩn và bộ tạo điện áp nguồn nội
bộ được thiết kế để có khả năng hoạt động với dải điện áp vào lớn (từ 5V đến 40V),
các khối còn lại hoạt động với điện áp thấp được cấp nguồn từ bộ tạo điện áp nguồn nội bộ. Khối chức năng nhận vị trí chuyển vịcho đầu kẹp được thiết kếđể có thể hoạt
động được với hai chếđộ: tín hiệu tương tự và tín hiệu số 8 bit. Có nghĩa là chuyển vị
của đầu kẹp sẽđược đặt qua các tín hiệu ởđầu vào của hệ thống, có thể bằng tín hiệu
tương tự hoặc bằng tín hiệu số. Do vậy, hệ thống với bộđiều khiển này có thể ghép nối
để hoạt động với hệđiều khiển khác thông qua cổng kết nối này hoặc có thể hoạt động một cách độc lập.
Khi nhận được lệnh kích hoạt, mạch điều khiển sẽ giám sát các tín hiệu ở lối ra của hệ cảm biến và so sánh với tín hiệu mà người dùng đã đặt ra để gửi tín hiệu điều khiển tới bộ công suất tạo ra điện áp cho cơ cấu chấp hành hoạt động. Nếu chuyển vị
của đầu kẹp thấp hơn tín hiệu điều khiển, tín hiệu lối ra của bộ so sánh sẽ cao hơn
nhằm cung cấp nhiều hơn dòng điện cho cơ cấu chấp hành, và do đó, đầu kẹp sẽ gia
tăng sự dịch chuyển. Khi tín hiệu từ cảm biến cho thấy chuyển vị đã đến mức định
trước, tín hiệu điều khiển sẽ giảm xuống để giữ nguyên vị trí chuyển vịđó của vi gắp
82
Hình 3.9 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển cho vi gắp
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});