CHƯƠNG 2. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ HÀN MAG TỰ ĐỘNG
2.3. Hệ thống điều khiển của thiết bị hàn MAG tự động
- Dùng để điều khiển hệ thống. Phần tử điều khiển trung tâm được coi là trái tim của máy. Nó có nhiệm vụ liên kết tất cả các chức năng để thực hiện điều khiển máy như vào ra số liệu, xử lý số liệu và ghép nối với máy tính cùng các thiết bị ngoại vi. Phần tử điều khiển trung tâm có thể được lựa chọn từ nhiều hướng như: Sử dụng card mở rộng chuyên dụng, bộ vi xử lý, bộ vi điều khiển.
1) Sử dụng bộ vi xử lý
Bộ vi xử lý là các CPU (Central Processing Unit) đơn chíp được sử dụng trong các máy vi tính (PC). Cấu trúc của một hệ vi xử lý được mô tả như hình 2.18.
Hình 2.18. Cấu trúc của một hệ vi xử lý Một hệ vi xử lý bao gồm các thành phần cơ bản sau:
- CPU: Đơn vị xử lý trung tâm.
- Timers: Các bộ định thời.
- Interrupt control: Điều khiển ngắt.
- Serial interface: Giao tiếp nối tiếp.
- Parallel interface: Giao tiếp song song.
- Address, data, and control buses: Các bus địa chỉ, bus dữ liệu, bus điều khiển - RAM: Bộ nhớ ghi/đọc.
- ROM: Bộ nhớ đọc.
- External clocks: Các xung clock bên ngoài.
- External Interrupt: Các ngắt ngoài.
- Serial device: Thiết bị nối tiếp.
- Parallel device: Thiết bị song song.
Vậy để xây dựng những ứng dụng sử dụng bộ vi xử lý thì cần thiết kế,
Việc ghép nối này giúp cho hệ vi xử lý có những tính năng vượt trội so với bộ vi điều khiển cả về khả năng tính toán và tốc độ xử lý dữ liệu. Điều này phản ánh sự thích hợp của bộ vi xử lý với các ứng dụng xử lý thông tin trong hệ máy tính.
Tuy nhiên điều đó cũng dẫn đến sự phức tạp và đồ sộ của mạch điều khiển làm tăng giá thành, do đó sẽ không phải là biện pháp tối ưu cho những ứng dụng có yêu cầu giá thành hạ và gọn phục vụ cho những ứng dụng vừa và nhỏ.
2) Sử dụng card mở rộng chuyên dụng
Việc sử dụng card mở rộng chuyên dụng có ưu điểm là đã được chuẩn hóa cao, tốc độ xử lý và trao đổi dữ liệu rất nhanh, nhưng có nhược điểm về mặt giá thành cao và đặc biệt là ta không chủ động được về mặt công nghệ, dẫn đến không linh hoạt trong quá trình sử dụng…
Đề tài hướng tới mục đích nghiên cứu và chế tạo thiết bị hàn MAG tự động để hàn các đường hàn phức tạp, để đảm bảo hiệu quả khả năng làm việc ổn định tác giả sử dụng card mở rộng chuyên dụng kết hợp với bộ phần mềm Nc Studio (hình 2.19).
Hình 2.19. Card kết nối với máy tính theo tiêu chuẩn (version 5) 2.3.2. Driver – mạch công suất điều khiển động cơ bước (mạch đệm)
Đối với mạch điều khiển công suất của động cơ bước ngoài chức năng khuếch đại công suất đơn thuần mà ở đây mạch còn phải thực hiện điều khiển đảo chiều quay và tốc độ quay của động cơ khi nhận được tín hiệu điều khiển từ card chuyên dụng gửi xuống. Vì vậy, mạch đòi hỏi tốc độ đáp ứng nhanh và tiếp nhận nhanh với tín hiệu nhận được.
Để đáp ứng các yêu cầu này có thể sử dụng các linh kiện rời hoặc các vi mạch được tích hợp mang tính chuyên dụng để thiết kế và chế tạo mạch, hoặc các bo mạch chuyên dụng của các hãng sản xuất sẵn có.
Phương án sử dụng các linh kiện rời có ưu điểm là giá thành rẻ, dải công suất điều khiển rộng và lớn (dòng vài A đến hàng trục thậm chí cao hơn). Nhưng đổi lại là mạch dễ bị ảnh hưởng của nhiễu dẫn tới độ ổn định không cao và mạch phức tạp cồng kềnh.
Còn sử dụng phương án thiết kế từ những vi mạch chuyên dụng có ưu điểm lớn về tốc độ đáp ứng, độ ổn định và cấu trúc mạch đơn giản gọn gàng. Nhược điểm là dải công suất điều khiển hẹp (dòng khoảng vài A), giá thành cũng không quá cao, nhưng đòi hỏi phải có chuyên môn thiết kế.
Phương án sử dụng các bo mạch chuyên dụng của các hãng thì có thể khắc phục được các nhược điểm của mạch thiết kế từ linh kiện rời rạc nhưng có nhược điểm lớn là không chủ động được về công nghệ và nghiên cứu, chuyển đổi sản xuất.
Do hướng tới sản xuất thực tế, bo mạch này có tính làm việc ổn định, do có sẵn trên thị trường, giá cả hợp lý nên tác giả lựa chọn phương án sử dụng bộ driver chuyên dụng của hãng. (hình 2.20)
Hình 2.20. Driver MODEL M335 Kích thước driver như thể hiện trên hình 2.21 như sau:
Hình 2.21. Kích thước driver
Thông số kỹ thuật cụ thể của driver được lựa chọn trên cơ sở tính toán và lựa chọn động cơ bước ở bảng 2.1 với dòng điều khiển động cơ tối đa là 3A nên lựa chọn mạch đệm có dòng điều khiển mạch ra là 3A (bảng 2.1).
Bảng 2.1. Bảng thông số kỹ thuật của Driver MODEL M335
Ký hiệu Chức năng Giá trị Đơn vị
VS Nguồn cấp 12 ÷ 36 V
IO Dòng điều khiển 0,6÷3 A
f Tần số làm việc 300 KHz
T Nhiệt độ cho phép 0÷70 oC
2.3.3. Nguồn
Nguồn cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống như mạch đệm, hệ thống nút điều khiển, hệ thống cảm biến. Trong đó phần mạch đệm có công suất lớn nhất.
Theo phần lựa chọn mạch điện mỗi mạch có dòng 3A, tương ứng chọn nguồn 12V- 15A. Ở đây tác giả lựa chọn bộ nguồn ổn áp xung (hình 2.22) có thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật bộ nguồn ổn áp xung
Hãng sản xuất Godenfern
Điện áp 176-264VAC
Tần số 50/60Hz
Mức điện áp giảm 40 - 60%
Hình 2.22. Bộ nguồn
2.3.4. Công tắc hành trình
Khi các trục chuyển động đến vị trí tới hạn của bàn máy thì bàn máy sẽ gạt vào cần gạt công tắc hành trình, mạch xử lý tín hiệu nhận được cho biết tín hiệu là gốc tọa độ máy hay là điểm tới hạn hành trình của máy.
Hình 2.23. Công tắc hành trình
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Qua việc nghiên cứu tổng hợp về các trang thiết bị cơ khí và hệ thống điện điều khiển cho thiết bị tự động hàn, ta nhận thấy rằng để tạo ra một thiết bị tự động hàn cần có sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ khí và điện điều khiển. Hai phần riêng biệt nhưng luôn hỗ trợ nhau, kiểm soát nhau trong quá trình máy hoạt động để máy có thể di chuyển dao động chính xác vị trí.
Có những yếu tố bắt buộc về cơ khí như cần thiết phải lựa chọn vitme đai ốc bi trong truyền động. Phải dùng khớp nối giữa động cơ và các trục là khớp nối mềm…
Về điện điều khiển, có rất nhiều hãng sản xuất, tuy nhiên cần cân nhắc giữa giá thành máy và độ chính xác yêu cầu để có lựa chọn tốt nhất. Chính vì vậy đề tài khảo sát và đưa ra một số trang thiết bị dễ dàng nhập khẩu, thay thế trên thị trường.
CHƯƠNG 3