CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.3 Các thành phần của mô hình thực
2.3.1 Động cơ servo NISCA NF5475 encoder 200 PPR
Động cơ được sản xuất tại Nhật Bản, thiết kế chắc chắn, phần encoder cho độ chính xác cao, thích hợp làm máy CNC, điều khiển xe robot, các mô hình tự cân bằng.
Hình 2 - 8. Động cơ servo NISCA NF5475 encoder 200 PPR
2.3.2 Encoder LPD-3806-600-G5
Hình 2 - 9. Encoder LPD-3806-600-G5
Vỏ làm bằng hợp kim nhôm, đường kính khoảng 38mm x sâu 34mm, trục đường kính 6 mm. Encoder có các thông số kỹ thuật được thể hiện trong Bảng 2 - 1.
Bảng 2 - 1. Thông số kỹ thuật của Encoder
Độ rộng xung
Đường kính trục
Đường kính thân
Độ cao thân
Điện áp hoạt động
Ngõ ra
Tần số đáp ứng
Pha đầu ra
2.3.3 Nguồn tổ ong
Nguồn xung được dùng để chuyển đổi điện áp gia dụng từ 220VAC thành điện
áp cấp cho hệ thống là 24VDC. Các thông số kỹ thuật của nguồn xung được liệt
kê trong Bảng 2 - 2 và đề tài sử dụng nguồn xung như Hình 2 - 10 .
Hình 2 - 10. Nguồn xung tổ ong.
Bảng 2 - 2. Thông số kỹ thuật Encoder Loại ngõ ra
Công suất Dòng điện ngõ ra
Điện áo ngõ ra Điện áp đầu vào Kích thước Nặng
2.3.4 Mạch cầu H
Board cầu H - HI216 dùng IC kích Fet chuyên dụng, cho Fet luôn dẫn tốt nhất, tránh hiện tượng trùng dẫn, giúp công suất và hiệu năng của board luôn đạt ngưỡng dẫn tốt nhất và ít hư hỏng Fet, Module này chuyên dùng cho điều khiển tốc độ động
cơ công suất lớn, điều khiển vị trí , vận tốc DC Motor, có thể lựa chọn mức kích âm hoặc dương để dễ dàng điều khiển.
Hình 2 - 11. Module cầu H – HI216
Trên board đã ghi các kí hiệu để thuật tiện cho việc nối dây bao gồm các chân bên phải gồm đầu vào (Input) Dir+ Dir- là chân đảo chiều động cơ, PWM+ PWM- là chân chân tín hiệu xung, điện áp kích 3,3V đến 5V. Bên trái gồm chân GND, HV (cấp nguồn công suất Motor từ 8V đến 32V), M1 M2 ngõ ra Motor.
Bảng 2 - 3. Thông số kỹ thuật module HI216 Dòng liên tục
Công suất Điện áp vận hành Điện áp kích Có led báo chiều quay, báo nguồn Tần số xung
Có bảo vệ ngắn mạch, quá tải, quá nhiệt
Sơ đồ kết nối mạch cầu H với hai cách kích điện áp dương và âm được thể hiện như Hình 2 - 12.
Hình 2 - 12. Sơ đồ kết nối mạch cầu
H 2.3.5 Mạch điều khiển STM32F407G-DISCOVERY
STM32F407VG-DISCOVERY là kit phát triển giúp người sử dụng khám phá các tính năng mới của dòng chip hiệu suất cao STM32 F4 Cortex -M4. STM32F407
- DISCOVERY cho phép bạn dễ dàng phát triển các ứng dụng cần thiết một cách nhanh chóng. Board phát triển sử dụng chip STM32F407VG và tích hợp bộ nạp ST- LINK/V2 hoặc ST-link/V2-A, cho phép lập trình nhúng các sơ đồ khối của chương trình MATLAB/SIMULINK. Board có hai cảm biến ST MEMS - cảm biến góc và micro, có bộ DAC âm thanh với trình điều khiển loa lớp D, có LED và các nút nhấn. Đầu nối USB OTG cổng micro-AB.
Hình 2 - 13. Kit vi xử lí trung tâm STM32F407VG 2.4 Sơ đồ kết nối phần cứng điều khiển
Hình 2 - 14. Sơ đồ kết nối hệ thống
Mô tả sơ lược nguyên lý hệ thống điều khiển:
Các Encoder được kết nối trực tiếp với các timer của STM, mỗi timer có 2 chân được định nghĩa là kênh A hoặc B. Encoder đo góc con lắc được kết nối với timer 1 (chân E9 và E11), Encoder của động cơ được kết nối với timer 2 (chân A0 và A1). Dựa vào số xung trên vòng (PPR) được quy định bởi mỗi Encoder mà ta xác định được góc quay thực tế của con lắc hoặc của bánh xe. Từ các giá trị này, bộ điều khiển trượt sẽ tính toán được điện áp điều khiển hợp lý để điều khiền bánh xe quay thuận hoặc nghịch làm cho con lắc quay ngược trở lại điểm cân bằng. Điện áp này được cấp cho module HI216 để điều khiển động cơ dưới dạng xung PWM (chân A7) và điều hướng thuận nghịch động cơ bằng chân DIR (A6).