Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ. Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện. Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi tha (DC). Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không đồng bộ vì vậy mình chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than.
2.2.2. Phân loại động cơ điện một chiều (đây là cách phân loại theo cách kích từ)
Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau: -Kích từ độc lập
-Kích từ song song. -Kích từ nối tiếp. -Kích từ hỗn hợp.
Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau.
2.2.3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.
Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp).
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện.
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
* Nguyên tắc hoạt động.
Hình.2- 10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ DC
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor.
Pha 2: Rotor tiếp tục quay
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng
Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ . Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài) . Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
I = (V_{Nguon}-V_{Phan Dien Dong})/R_{Phan Ung} Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng: 2.2.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Các phương trình điều chỉnh tốc độ: -Thay đổi điện áp phần ứng.
-Thay đổi điện trở mạch rotor. -Thay đổi từ thông.
Trên thực tế phương pháp được sử dụng nhiều nhất là thay đổi điện áp phần ứng 2.3. Các loại cảm biến dùng trong đề tài.
2.3.1. Cảm biến quang
Cảm biến quang là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.
2.3.1.1. Ưu điểm của cảm biến quang
- Không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện - Có thể phát hiện vật từ khoảng cách xa - Không bị hao mòn / có tuổi thọ cao - Có thời gian đáp ứng nhanh (ví dụ 1 ms) - Có thể phát hiện mọi loại vật thể / vật chất - Chống nhiễu tốt hơn với xử lý tín hiệu số
2.3.1.2. Cấu trúc của cảm biến quang
Cấu trúc của cảm biến quang kha đơn giản bao gồm ba thành phần chính:
- Bộ phát sáng
- Bộ thu sáng
- Mạch xử lý tín hiệu ra
Bộ phát sáng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED
(Light Emitting Diode).Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng).Các loại LED thông dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laze. Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngoài ra cũng có LED vàng.
Bộ thu sáng
Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Tất cả các dòng cảm biến quang Omron ra mắt gần đây ( như E3Z, E3T, E3F2) đều sử dụng ASIC. Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).
Mạch tín hiệu ra
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang / ASIC thành tín hiệu On / Off được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ le vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) .Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
Công tắc hành trình là công tắc làm chức năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến một vị trí nào đó sẽ tác động lên công tắc . Hành trình có thể là tịnh tiến hoặc quay .
Hình.2- 13: Công tắc hành trình
Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một một thiết bị khác. Người ta có thể dùng công tắc hành trình vào các mục đích như:
+ Giới hạn hành trình ( khi cơ cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc sẽ làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu nó không thể vượt qua vị trí giới hạn)
+ Hành trình tự động: Kết hợp với các role, PIC hay VĐK để khi cơ cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động ( hoặc chính cơ cấu đó).
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động … Các công tắc hành trình có thể là các nút nhấn( button) thường đóng, thường mở, công tắc hai tiếp điểm, và các công tắc quang.