Chức năng cỏc chõn :
MW.15 Power SO Tờn Chức năng 1.15 2;19 Sense A
sense B
Nối chõn này qua điện trở cảm ứng dũng xuống GND để điều khiển dũng tải .
2;3 4;5 Out1 Out2
Ngừ ra của cầu A . Dũng của tải mắc giữa 2 chõn này được qui định bởi chõn 1.
4 6 Vs Chõn cấp nguồn cho tầng cụng suất. Cần cú một tụ điện khụng cảm khỏng 100nF nối giữa chõn này và chõn GND
5;7 7;9 Input1 Input2
Chõn ngừ vào của cầu A, tương thớch chuẩn TTL
6;11 8;14 EnableA EnableB
Chõn ngừ vào enable (cho phộp) tương thớch chuẩn TTL. Mức thấp ở chõn này sẽ cấm (disable) ngừ ra cầu A (đối với chõn EnableA) và/hoặc cầu B ( đối với chõn EnableB)
8 1;10;11;20 GND Chõn đất (Ground)
9 12 VSS Chõn cấp nguồn cho khối logic. Cần cú tụ điện 100nF nối giữa chõn này với GND
10;12 13;15 Input3 Input4
Cỏc chõn logic ngừ vào của cầu B
13;14 16;17 Output3
Output4 Ngừ ra của cầu B. Dũng của tải mắc giữa hai chõn này được qui định bởi chõn 15. - 3;18 N.C Khụng kết nối .
Hỡnh 3.11: Cỏc chế độ của L298
Hai chõn C,D của L298 để điều khiển chiều động cơ, phanh động cơ. Chõn Enable của L298 dựng làm đầu vào băm xung PWM cho động cơ để cú thể điều khiển tốc độ động cơ.
Bảng chế độ của trong quỏ trỡnh điều khiển động cơ :
Đầu vào Chức năng
M1A=1; M1B=0 Tiến động cơ M1A=0; M1B=1 Lựi động cơ M1E=1
M1A=M1B Dừng khẩn cấp (phanh)
M1E=0 M1A=X; M1B=X Dừng khụng phanh
Trong thực tế ứng dụng này, động cơ DC chỉ cú dũng tải 200mA khi hoạt động bỡnh thường, và lờn đến tối đa 2A khi quỏ tải. Tuy nhiờn cũng cần thiết kế một bộ điều khiển mở cú thể sử dụng cho cỏc động cơ lờn đến 4A.
Việc hạn chế dũng cho động cơ là rất cần thiết, cú nhiều tỡnh huống khụng mong đợi xảy ra, vỡ vậy cần phải cú chế độ hạn dũng bằng phần mềm.
Trong cỏc trường hợp nguy hiểm như ngắn mạch do va chạm, hoặc tuột dõy nối, cần cú mạch bảo vệ chống ngắn mạch bằng phần cứng để đỏp ứng kịp thời.
Cần điều khiển PWM ở tần số cao để trỏnh tiếng ồn do động cơ tạo ra, nhất là những tiếng kờu nghe rất rừ ở khoảng tần số 1KHz đến 3KHz. Bộ điều khiển PWM thụng thường được điều khiển ở 5KHz.Nối song song hai cầu H để điều khiển động cơ lờn đến 4A.
Hỡnh 3.12 : Sơ đồ giải phỏp
L298 khụng cú Diode nội bảo vệ, do đú cần cú 4 Diode ngồi bảo vệ. Để đảm bảo điều khiển PWM ở tần số cao, cần dựng Diode nhanh cú điện trở thấp. Diode chuyờn dụng để điều khiển động cơ là cỏc Diode “fast recovery Schottky”. Nhưng ở tần số khoảng 5KHz vẫn cú thể dựng loại 1N4007.
Lưu ý rằng, khi hoạt động L298 rất núng, do vậy cần cần phải lắp miếng tản nhiệt.
Hai chõn RC0 và RC1 để điều khiển chiều quay của động cơ: + ) RC0 = 1 và RC1 = 0 quay thuận
+ ) RC0 = 0 và RC1 = 1 quay nghịch
+ ) RC0 = RC1 = 0 hoặc RC0 = RC1 = 1 động cơ dừng quay
Chõn PWM được đưa vào chõn Enable của L298, do vậy chỉ cần điều chỉnh độ lớn của Dutycycle của PWM ta cú thể điều chỉnh được điện ỏp đầu ra của L298 đưa vào động cơ ( 0V : 12V ).
3.4 Cảm biến (Encoder)
Nguyẽn lyự hốt ủoọng cuỷa caỷm bieỏn encoder : coự nhiều lối encoder khaực nhau
như : Encoder tieỏp xuực, Encoder tửứ trửụứng, Encoder quang (Encoder quang tửụng ủoỏi vaứ Encoder quang tuyeọt ủoỏi). Mi lối lái coự moọt nguyẽn lyự hoát ủoọng khaực nhau, trong khũn khoồ baựo caựo ủồ aựn chổ trỡnh baứy phần nguyẽn lyự lối encoder sửỷ dúng laứ Encoder quang tửụng ủoỏi ( incremental encoder).
Mõ hỡnh thửự 1
Incremental encoder về cụ baỷn laứ moọt ủúa troứn quay quanh moọt trúc ủửụùc ủúc l nhử hỡnh trẽn.
Hỡnh 3.14 : Phương thức hoạt động Encoder quang tương đối
ễÛ 2 bẽn maởt cuỷa caựi ủúa troứn ủoự, seừ coự moọt boọ thu phaựt quang. Trong quaự trỡnh encoder quay quanh trúc, neỏu gaởp l roỏng thỡ aựnh saựng chieỏu qua ủửụùc, neỏu gaởp maừnh chaộn thỡ tia saựng khõng chieỏu quaự ủửụùc. Do ủoự tớn hieọu nhaọn ủửụùc tửứ sensor quang laứ moọt chuoồi xung. Moĩi encoder ủửụùc cheỏ táo seừ bieỏt saỹn soỏ xung trẽn moọt voứng. Do ủoự ta coự theồ duứng vi ủiều khieồn ủeỏm soỏ xung ủoự trong moọt ủụn vũ thụứi gian vaứ tớnh ra toỏc ủoọ ủoọng cụ.
Caựi encoder maứ em sửỷ dúng trong ủồ aựn cuỷa mỡnh, hoaứn toaứn gioỏng vụựi mõ hỡnh ụỷ trẽn. Tuy nhiẽn, mõ hỡnh trẽn coự nhửụùc ủieồm lụựn laứ : ta khõng theồ xaực ủũnh ủửụùc ủoọng cụ quay traựi hay quay phaỷi, vỡ coự quay theo chiều naứo ủi nửừa thỡ chổ coự moọt dáng xung ủửa ra. Ngoaứi ra ủieồm baột ủầu cuỷa ủoọng cụ, ta cuừng khõng theồ naứo bieỏt ủửụùc.
Caỷi tieỏn mõ hỡnh 1 baống mõ hỡnh 2 nhử sau:
Mõ hỡnh thửự 2
Trong mõ hỡnh naứy, ngửụứi ta ủúc taỏt caỷ laứ 2 voứng loĩ. Voứng ngoaứi cuứng gioỏng nhử mõ hỡnh 1, voứng giửừa pha so vụựi voứng ngoaứi laứ 90 ủoọ. Khi ủoự, dáng xung ra tửứ 2 voứng trẽn nhử sau :
Hỡnh 3.16 : Sơ đồ xung của En coder quang tương đối(mụ hỡnh 2)
Hai xung ủửa ra tửứ 2 voứng leọch nhau 90 ủoọ, neỏu voứng ngoaứi nhanh pha hụn voứng trong thỡ chaộc chaộn ủoọng cụ quay tửứ traựi sang phaỷi vaứ ngửụùc lái.
Moọt loĩ ụỷ voứng trong cuứng duứng ủeồ phaựt hieọn ủieồm baột ủầu cuỷa ủoọng cụ. Coự theồ vieỏt chửụng trỡnh cho vi ủiều khieồn nhaọn bieỏt : neỏu coự moọt xung phaựt ra tửứ voứng trong cuứng naứy, tửực laứ ủoọng cụ ủaừ quay ủuựng moọt voứng.
Vụựi nhửừng ủaởc tớnh trẽn, encoder duứng raỏt phoồ bieỏn trong vieọc xaực ủũnh vũ trớ goực cuỷa ủoọng cụ…..
Vaỏn ủề quan trĩng trong vieọc tỡm mua nhửừng loái ủoọng cụ coự gaộn encoder nhử theỏ naứy ủeồ laứm ủồ aựn ủoỏi vụựi sinh viẽn laứ : caởp maột quang 2 bẽn encoder ủeồ táo xung thửụứng bũ cheỏt vaứ khõng coự ủồ thay theỏ.
Moọt loái encoder thửự 2 cuừng phoồ bieỏn hieọn nay, ủoự laứ :absolute encoder. Mõ hỡnh ủúa quang cuỷa lối naứy nhử sau:
Cỏch tớnh tốc độ động sơ sử dụng trong đồ ỏn Ở đồ ỏn động cơ được gắn Encoder 100 xung/vũng.
Hai kờnh xung A và B được đưa vào hai chõn ngắt của VĐK là INT1 , INT2. Ta thiết lập khi cú sườn xuống thỡ tạo ngắt. Do vậy tổng số xung trờn 1 vũng sẽ được nhõn đụi lờn thành 200 xung.
Cỏch tớnh tốc độ : Tốc độ = (Counter*60)/(200*T) Ở đõy:
T : là chu kỳ trớch mẫu
Counter : là số xung đếm được trong khoảng thời gian T Trong đồ ỏn sử dụng T = 0.02 s nờn : Tốc độ = Counter * 15
3.5 Hệ thống điều khiển
Trờn cơ sỏ thiết kế bộ điều khiển PID số chương 2 chỳng ta cú thể khỏi quỏt hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều cú dạng: