C: Hiển thị con trỏ khi C=1 và ngược lại Vị trớ và hỡnh dạng con trỏ, xem hỡnh 3.8.
1.4.MOTOR Bước
F: Thiết lập kiểu kớ tự Khi F=0: kiểu kớ tự 5x8 điểm ảnh, F=1: kiểu kớ tự 5x10 điểm ảnh.
1.4.MOTOR Bước
Động cơ bước cú thể được mụ tả như là một động cơ điện khụng dung
chuyển mạch. Cụ thể cỏc mấu trong động cơ là stator, và rotor là nam chõm vĩnh
cửu, hoặc trong trường hợp của động cơ từ biến trở, nú là khối răng làm bằng vật liệu nhẹ cú từ tớnh. Tất cả cỏc mạch đảo phải được điều khiển bờn ngoài bởi bộ điều khiển, đặc biệt cỏc động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để động cơ cú thể giữ nguyờn vị trớ cố định nào cũng như là quay đến bất kỳ vị trớ nào. Hầu hết cỏc động cơ bước cú thể chuyển động ở tần số õm thanh, cho phộp chỳng quay khỏ
nhanh, và với bộ điều khiển thớch hợp, chỳng cú thể khởi động và dừng lại ở cỏc vị trớ bất kỳ.
Hỡnh 1.9. Một số hỡnh dạng và cấu trỳc động cơ bước
1.4.1. Cấu tạo
Hỡnh 1.9. Cấu tạo động cơ bước
Động cơ bước được chia làm hai loại chớnh gồm nam chõm vĩnh cửu và biến từ trở, ngoài ra cú loại hỗn hợp, nhưng khụng khỏc gỡ lắm so với loại nam chõm vĩnh cửu. Động cơ biến từ trở thường cú 3 mấu, với một dõy về chung, trong khi đú động cơ nam chõm vĩnh cửu thường cú hai mấu phõn biệt, cú hoặc khụng cú nỳt trung tõm. Nỳt trung tõm được dựng trong động cơ nam chõm vĩnh cửu đơn cực. Động cơ bước phong phỳ về gúc quay. Cỏc động cơ kộm nhất quay 90 độ mỗi bước, trong khi đú cỏc động cơ nam chõm vĩnh cửu xử lý cao thường quay 1.8 độ đến 0.72 độ mỗi bước. Với một bộ điều khiển, hầu hết cỏc loại động cơ nam chõm vĩnh cửu và hỗn hợp đều cú thể chạy ở chế độ nửa bước và một vài bộ điều khiển cú thể điều khiển cỏc phõn bước nhỏ
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THễNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHếNG
================================================================================
hơn hay cũn gọi là vi bước. Đối với cả động cơ nam chõm vĩnh cửu hoặc động cơ biến từ trở, nếu chỉ một mấu của động cơ được kớch, rotor (ở khụng tải) sẽ nhảy đến một gúc cố định và sau đú giữ nguyờn ở gúc đú cho đến khi moment xoắn vượt qua giỏ trị moment xoắn giữ (hold torque) của động cơ.
Hỡnh 1.1.
Động cơ biến từ trở cú 3 cuộn dõy, được nối như trong biểu đồ hỡnh 1.1, với một đầu nối chung cho tất cả cỏc cuộn. Khi sử dụng, dõy nối chung (C) thường được nối vào cực dương của nguồn và cỏc cuộn được kớch theo thứ tự liờn tục. Dấu thập trong hỡnh 1.1 là rotor của động cơ biến từ trở quay 30 độ mỗi bước. Rotor trong động cơ này cú 4 răng và stator cú 6 cực, mỗi cuộn quấn quanh hai cực đối diện. Khi cuộn 1 được kớch điện răng X của rotor bị hỳt vào cực 1. Nếu dũng qua cuộn 1 bị ngắt và đúng dũng qua cuộn 2, rotor sẽ quay 30 độ theo chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hỳt vào cực 2. Để quay động cơ này một cỏch liờn tục, chỳng ta chỉ cần cấp điện liờn tục luõn phiờn cho 3 cuộn. Theo logic đặt ra, trong bảng dưới đõy 1 cú nghĩa là cú dũng điện đi qua cỏc cuộn, và chuỗi điều khiển sau sẽ quay động cơ theo chiều kim đồng hồ 24 bước hoặc 2 vũng:
Cuộn 1 1001001001001001001001001 Cuộn 2 0100100100100100100100100 Cuộn 3 0010010010010010010010010 Hướng thời gian -->
Phần điều khiển mức trung bỡnh cung cấp chi tiết về phương phỏp tạo ra cỏc dóy tớn hiệu điều khiển
Hỡnh dạng động cơ được mụ tả trong hỡnh 1.1, quay 30 độ mỗi bước, dựng số răn g rotor và số cực stator tối thiểu. Sử dụng nhiều cực và nhiều răng hơn cho phộp động cơ quay với gúc nhỏ hơn. Tạo mặt răng trờn bề mặt cỏc cực và cỏc răng trờn rotor một cỏch phự hợp cho phộp cỏc bước nhỏ đến vài độ.
Hỡnh 1.2.
Động cơ bước đơn cực, cả nam chõm vĩnh cửu và động cơ hỗn hợp, với 5, 6 hoặc 8 dõy ra thường được quấn như sơ đồ hỡnh 1.2, với một đầu nối trung tõm trờn cỏc cuộn. Khi dựng, cỏc đầu nối trung tõm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu cũn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đú. Để thuận tiện, khi khảo sỏt động cơ đơn cực, chỳng ta chỉ khảo sỏt động cơ nam chõm vĩnh cửu, việc điều khiển động cơ hỗn hợp đơn cực hoàn toàn tương tự. Mấu 1 nằm ở cực trờn và dưới của stator, cũn mấu 2 nằm ở hai cực bờn phải và bờn trỏi động cơ. Rotor là một nam chõm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen kẽ trờn vũng trũn. Để xử lý gúc bước ở mức độ cao hơn, rotor phải cú nhiều cực đối xứng hơn. Động cơ 30 độ mỗi bước trong hỡnh là một trong những thiết kế động cơ nam chõm vĩnh cửu thụng dụng nhất, mặc dự động cơ cú bước 15 độ và 7.5 độ là khỏ lớn. Người ta cũng đó tạo ra được động cơ nam chõm vĩnh cửu với mỗi bước là 1.8 độ và với động cơ hỗn hợp mỗi bước nhỏ nhất cú thể đạt được là 3.6 độ đến 1.8 độ, cũn tốt hơn nữa, cú thể đạt đến 0.72 độ. Như trong hỡnh 1.2, dũng điện đi qua từ đầu trung tõm của mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đú cực cũn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kớch mấu 2, rotor sẽ quay 30 độ, hay 1 bước. Để quay động cơ một cỏch liờn tục, chỳng ta chỉ cần đặt điện ỏp vào hai mấu của đụng cơ theo dóy.
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THễNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHếNG ================================================================================ Mấu 1a 1000100010001000100010001 Mấu 1a 1100110011001100110011001 Mấu 1b 0010001000100010001000100 Mấu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 0100010001000100010001000 Mấu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b 0001000100010001000100010 Mấu 2b 1001100110011001100110011
Hướng thời gian -->
Nhớ rằng hai nửa của một mấu khụng bao giờ được kớch cựng một lỳc. Cả hai dóy nờu trờn sẽ quay động cơ nam chõm vĩnh cửu một bước ở mỗi thời điểm. Dóy bờn trỏi chỉ cấp điện cho một mấu tại một thời điểm, như mụ tả trong hỡnh trờn;
Vỡ vậy, nú dựng ớt năng lượng hơn. Dóy bờn phải đũi hỏi cấp điện cho cả hai mấu một lỳc và núi chung sẽ tạo ra một moment xoắy lớn hơn dóy bờn trỏi 1.4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần. Vị trớ bước được tạo ra bởi hai chuỗi trờn khụng giống nhau; kết quả, kết hợp 2 chuỗi trờn cho phộp điều khiển nửa
bước, với việc dừng động cơ một cỏch lần lượt tại những vị trớ đó nờu ở một trong hai dóy trờn. Chuỗi kết hợp như sau:
Mấu 1a 11000001110000011100000111 Mấu 1b 00011100000111000001110000 Mấu 2a 01110000011100000111000001 Mấu 2b 00000111000001110000011100 Hướng thời gian -->
Hỡnh 1.3
Động cơ nam chõm vĩnh cửu hỗn hợp hai cực cú cấu trỳc cơ khớ giống y như động cơ đơn cực, nhưng hai mấu của động cơ được nối đơn giản hơn, khụng cú đầu trung tõm. Vỡ vậy, bản thõn động cơ thỡ đơn giản hơn, nhưng mạch điều khiển để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thỡ phức tạp hơn. Minh hoạ ở hỡnh 1.3 chỉ ra cỏch nối động cơ, trong khi đú phần rotor ở đõy giống y như ở hỡnh 1.2. Mạch điều khiển cho động cơ đũi hỏi một mạch điều khiển cầu H cho mỗi mấu; điều này sẽ được trỡnh
bày chi tiết
trong phần Cỏc mạch điều khiển. Túm lại, một cầu H cho phộp cực của nguồn ỏp đến mỗi đầu của mấu được điều khiển một cỏch độc lập. Cỏc dóy điều khiển cho mỗi bước đơn của loại động cơ này được nờu bờn dưới, dựng + và - để đại diện cho cỏc cực của nguồn ỏp được ỏp vào mỗi đầu của động cơ:
Đầu 1a + - - + - - - + - - - + - - - + + - - + + - - + + - - + + - - Đầu 1b - - + - - - + - - - + - - - + - - - + + - - + + - - + + - - + + Đầu 2a - + - - - + - - - + - - + - - - + + - - + + - - + + - - + + - Đầu 2b - - - + - - - + - - - + - - - + + - - + + - - + + - - + + - - + Hướng thời gian --> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỳ ý rằng những dóy này giống như trong động cơ nam chõm vĩnh cửu đơn cực, ở mức độ lý thuyết, và rằng ở mức độ mạch đúng ngắt cầu H, hệ thống điều khiển cho hai loại động cơ này là giống nhau. Ngoài ra lưu ý là cú rất nhiều chip điều khiển cầu H
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THễNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHếNG
================================================================================
cầu H kể trờn, dóy điều khiển dưới đõy sẽ quay động cơ giống như dóy điều khiển nờu phớa trờn:
Enable 1 1010101010101010 1111111111111111 Hướng 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100 Enable 2 0101010101010101 1111111111111111 Hướng 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110 Hướng thời gian -->
Để phõn biệt một động cơ nam chõm vĩnh cửu hai cực với những động cơ 4 dõy biến từ trở, ta
đo điện trở giữa cỏc cặp dõy. Chỳ ý là một vài động cơ nam chõm vĩnh cửu
cú 4 mấu độc lập, được xếp thành 2 bộ. Trong mỗi bộ, nếu hai mấu được nối tiếp với n hau, thỡ đú là động cơ hai cực điện
thế cao. Nếu chỳng được nối song song, thỡ đú là động cơ hai cực dựng điện thế thấp. Nếu chỳng được nối tiếp với một đầu trung tõm, thỡ dựng như với động cơ đơn cực điờn thế thấp.
Động cơ nhiều pha
Hỡnh 1.4 Một bộ phận cỏc động cơ
khụng được phổ biến như những loại trờn đú là động cơ nam chõm vĩnh cửu mà cỏc cuộn được quấn nối tiếp thành một vũng kớn như hỡnh 1.4. Thiết kế phổ biến nhất đối với loại này sử dụng dõy nối 3 pha và 5 pha. Bộ điều khiển cần ẵ cầu H cho mỗi một đầu ra của động cơ, nhưng những động cơ này cú thể cung cấp moment xoắn lớn hơn so với cỏc loại động cơ bước khỏc cựng kớch thước. Một vài
động cơ 5 pha cú thể xử lý cấp cao để cú được bước 0.72 độ (500 bước mỗi vũng). Với một động cơ 5 pha như trờn sẽ quay mười bước mỗi vũng bước, như trỡnh bày dưới đõy: Đầu 1 + + + - - - + + + + + - - - + + Đầu 2 - - + + + + + - - - + + + + + - - - Đầu 3 + - - - + + + + + - - - + + + + Đầu 4 + + + + + - - - + + + + + - - - Đầu 5 - - - - + + + + + - - - + + + + + - Hướng thời gian -->
Ở đõy, giống như trong trường hợp động cơ hai cực, mỗi đầu hoặc được nối vào cực dương hoặc cực õm của hệ thống cấp điện động cơ. Chỳ ý rằng, tại mỗi bước, chỉ cú một đầu thay đổi cực. Sự thay đổi này làm ngắt điện ở một mấu nối vào đầu đú (bởi vỡ cả hai đầu của mấu cú cựng điện cực) và đặt điện ỏp vào một mấu đang trong trạng
thỏi nghỉ trước đú. Hỡnh dạng của động cơ như hỡnh 1.4, dóy điều khiển sẽ điều khiển động cơ quay 2 vũng. Để phõn biệt động cơ 5 pha với cỏc loại động cơ
cú 5 dõy dẫn chớnh, cần nhớ rằng, nếu điện trở giữa 2 đầu liờn tiếp của một động cơ 5 pha là R, thỡ điện trở giữa hai đầu khụng liờn tiếp sẽ là 1.5R. Và cũng cần ghi nhận rằng một vài động cơ 5 pha cú 5 mấu chia, với 10 đầu dõy dẫn chớnh. Những dõy này cú thể nối thành hỡnh sao như hỡnh minh hoạ trờn, sử dụng mạch điều khiển gồm 5 nửa cầu H, núi cỏch khỏc mỗi mấu cú thể được điều khiển bởi một vũng cầu H đầy đủ của nú. Để trỏnh việc tớnh toỏn lý thuyết với cỏc linh kiện điện tử, cú thể dựng chip mạch cầu tớch hợp đầy đủ để tớnh toỏn gần đỳng.
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THễNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHếNG
================================================================================
Chương 2.