1N540 LM7805/TO
5.2.4 Modul công suất:
5.2.5.1. Điều khiển động cơ điện 1 chiều ở cơ cấu kẹp:
Yíu cầu đặt ra: Để cho quâ trình điều khiển động cơ DC được dễ dăng thì mạch điều khiển phải đạt được một số yíu cầu sau:
Đóng ngắt động cơ được dễ dăng.
Có thể điều khiển cho động cơ đảo chiều quay.
Đâp ứng đủ dòng vă công suất cho động cơ hoạt động bình thường.
Để thực hiện được điều đó ta sử dụng Role để tiến hănh lăm đảo chiều quay của động cơ. Sử dụng FET để đóng ngắt động cơ.
Hình 5.17. Khối điều khiển công suất động cơ 1 chiều. Giải thích nguyín lý hoạt động vă mục đích của câc linh kiện có trong mạch :
Bình thường khi mới cấp nguồn thì ĐKROLE ở mức 1 lăm cho BJT C1815 dẫn lăm sụt âp ngõ ra Vce của C1815 =0,2(V) coi như gần =0(V) lăm cho con C2229 tắt => không có dòng đổ văo cuộn dđy của RELAY(RELAY nằm ở tiếp điểm ban đầu 5-1;6-2).
Khi ĐKROLE ở mức 0 thì lăm cho C1815 tắt, âp rơi phần lớn trín ngỏ ra của C1815=>C2229 dẫn bảo hoă vậy có dòng đổ xuống RELAY(RELAY nằm ở tiếp điểm thứ 2: 5-3;6-4).
Lý do để sử dụng BJT C2229 lă: con ic năy có hệ số khuếch đại β lớn lăm cho dòng IC đổ qua BJT củng như qua cuộn dđy của RELAY lớn, yếu tố năy quết định đến lă việc đóng ngắt Relay có được dễ dăng hay không.
Sử dụng con IC C1815 ở trín có mục đích: trường hợp con IC C2229 bị đânh thủng thì phần lớn dòng đổ về vi điều khiển sẽ rất lớn, có nguy cơ phâ huỹ vi điều khiển. IC C1815 sẽ có mục đích bảo vệ trong trường hợp trín.
Diode ở cuộn dđy Relay có mục đích bảo vệ: bởi vì ta biết rằng khi có dòng ngược xuất hiện ở cuộn từ cảm sẽ dẫn đến dòng đi qua Fet rất lớn lăm cho Fet dễ bị dânh thủng ta mắt diode ở đđy để hạn chế dòng ngược đó.
Bình thường DKDC ở mức 1 thì con C1815 dẫn lăm cho âp rơi trín VGS của IRF 540 nhỏ không đủ để phđn cực cho FET dẫn => động cơ ngừng hoạt động.
Khi DKDC ở mức 0 thì C1815 tắt lăm cho âp rơi trín VGS lớn =>FET dẫn mạnh lăm cho động cơ chuyển động.
Hình 5.18. Mối quan hệ giửa ID ,với VDS .
Qua trang datasheetarchiver.com ta tra được thông số của FET vă thấy rằng khi VGS =10V thì dòng đổ qua Fet lă rất lớn =>coi như động cơ dẫn mạnh.
5.2.2.2. Driver điều khiển động cơ bước:
Phần năy trình băy về mạch dẫn động khđu cuối của động cơ bước. Mạch năy tập trung văo một mạch phât đơn, đóng ngắt dòng điện trong cuộn dđy của động cơ, đồng thời điều khiển chiều dòng điện. Mạch điện được nối trực tiếp với cuộn dđy vă cấp nguồn của động cơ, mạch được điều khiển bởi một hệ thống số quyết định khi năo công tắc đóng hay ngắt.
Bộ điều khiển điển hình của động cơ bước biến từ trở dựa theo nguyín tắc như sau:
Trín hình 5.19. câc hộp ký hiệu cho công tắc, bộ điều khiển (controller - không thể hiện trín hình) chịu trâch nhiệm cung cấp tín hiệu điều khiển đóng mở công tắc tại từng thời điểm thích hợp để quay động cơ. Trong nhiều trường hợp, chúng ta phải thiết kế bộ điều khiển, có thể lă một mây tính hoặc một mạch điều khiển giao tiếp lập trình được, với phần mềm trực tiếp phât tín hiệu điều khiển đóng mở, nhưng trong một số trường hợp khâc mạch điều khiển được thiết kế kỉm theo động cơ, vă đôi khi được cho miễn phí.
Cuộn dđy, lõi solenoid của động cơ hoặc câc chi tiết tương tự đều lă câc tải cảm ứng. Như vậy, dòng điện qua cuộn dđy không thể đóng ngắt tức thời mă không
lăm âp tăng vọt đột ngột. Khi công tắc điều khiển cuộn dđy đóng, cho dòng điện đi qua, lăm dòng điện tăng chậm. Khi công tắc mở, sự tăng mạnh điện âp có thể lăm hư công tắc trừ khi ta biết câch giải quyết thích hợp.
Có hai câch cơ bản để xử lý sự tăng điện âp năy, đó lă mắc song song với cuộn dđy một diod hoặc một tụ điện. Hình 5.20.minh họa hai câch năy:
Hình 5.20. Bộ điều khiển điển hình động cơ bước đơn cực thay đổi theo sơ đồ:
Hình 5.21.
Trín hình 5.21, hộp biểu diễn câc công tắc vă một bộ điều khiển (không thể hiện trín hình) chịu trâch nhiệm cung cấp tín hiệu điều khiển đóng mở công tắc văo thời điểm thích hợp để quay động cơ. Bộ điều khiển thường lă mây tính hay một mạch điều khiển lập trình được, với phần mềm trực tiếp phât ra tín hiệu cần thiết để điều khiển công tắc.
Trong câc mạch điện ở phần trín, chúng ta không quan tđm đến câc công tắc vă câc tín hiệu điều khiển. Bất kỳ kỹ thuật đóng ngắt năo từ cầu dao đến MOSFETS cũng
đều dùng được hết! Hình 5.22. lă một văi câch mắc cho mỗi loại công tắc, bao gồm cả cuộn dđy của động cơ vă diod bảo vệ phục vụ cho mục đích đóng ngắt kể trín:
Hình 5.22.
Mỗi công tắc trín hình 5.22. đều tương thích với đầu văo TTL. Nguồn 5V sử dụng cho mạch logic, bao gồm open-collector driver7407 như trín hình. Nguồn điện cho động cơ, thường từ 5V – 24V, không cần độ chính xâc cao. Ta cần chú ý rằng câc mạch đóng ngắt câc nguồn năy phải thích hợp cho việc dẫn động câc cuộn
dđy, động cơ DC, câc tải cảm ứng khâc vă cả câc động cơ bước.
Transistor SK3180 trín hình 5.22. lă một mạch darlington công suất có độ lợi dòng hơn 1000, do đó dòng 10mA qua điện trở hiệu chỉnh 470 Ohm sẽ đủ lớn để qua transistor điều chỉnh dòng văi Ampe qua cuộn dđy của động cơ. Bộ đệm 7407 dùng điều khiển
thiết cho câc diode bảo vệ transistor chống lại phđn cực ngược. Trong trường hợp transistor bị hư, diode zener vă điện trở 100 Ohm sẽ bảo vệ mạch TTL. Điện trở 100 Ohm còn đóng vai trò lăm chậm thời gian đóng mởcủa transistor.
Nói chung lại tuỳ loại động cơ bước mă ta có phương ân lăm mạch vi điều khiển riíng cho phù hợp.
Hình 5.23. Driver cho động cơ bước đơn cực. Thông số động cơ bước sử dụng trong tay mây:
Động cơ bước đơn cực nam chđm vĩnh cữu đơn cực. Góc bước lă 1,80 .
Dòng qua 1,7 A
Hình 5.24.
Hình dâng của động cơ bước sử dụng trong đồ ân. Xĩt mạch điều khiển động cơ bước ở trín :
Vì động cơ bước có thông số như vậy mă để có thể đạt được điện âp vă dòng thì ta phải mắt thím điện trở để tạo nín dòng theo yíu cầu của nhă sản xuất. Ta sẽ đi tìm giâ trị điện trở năy:
Điện âp cung cấp lă 12VDC trong khi đó âp rơi trín 1 cực của động cơ bước lă 3,5VDC vậy nín âp rơi trín điện trở lă 12-3,5= 8,5VDC.
Tìm điện trở: I chạy qua động cơ lă 1,7 A. do vậy: R = 8,5/1,7=5 (ohm)
Tìm công suất rơi trín điện trở:
P=RI2 =5*1,72 = 14,45 W.
Để giảm công suất xuống ½ ta cải tiến bằng câch mắt // 2 điện trở có giâ trị bằng nhau với giâ trị lă 10 Ohm, 10W.
Điều năy chỉ đúng trong quâ trình lập trình với chuỗi xung đơn nếu ta cấp chuỗi xung kĩp thì dòng đòi hỏi để cung cấp cho động cơ hoạt động phải lớn hơn (cụ thể lă gấp đôi dòng hồi nêy).
Để hạn chế port cho vi điều khiển chúng em dùng ic giải mê 74151 để dùng cho công tắc hănh trình vă mạch băn phím.