quynhnhu_cobekieuki
New Member
Download miễn phí Các mạch điều khiển động cơ bước cơ bản - Phần 3
Điện trở nền trên mỗi transistor darlington phải thích hợp với tín hiệu ra TTL
lưỡng cực chuẩn. Cực phát của mỗi darlington NPN được nối với chân 8, là chân
nối đất. Mỗi transistor được bảo vệ bằng hai diod, một nối giữa cực phát và cực
thu để bảo vệ transistor khỏi điện áp ngược, một nối cực thu với chân 9, nếu
chân 9 nối với nguồn của động cơ thì diod này sẽ bảo vệ transistor khỏi đỉnh
nhọn của độ tự cảm.
Chip ULN2803 cũng giống như chip ULN2003 mô tả ở trên nhưng nó có 18 chân
và 8 darlington cho phép một chip có thể dẫn động cho một cặp động cơ từ trở
biến thiên hoặc nam châm vĩnh cửu đơn cực.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
1Các mạch điều khiển động cơ bước cơ bản
Phần 3 Động cơ bước dịch bởi Đoàn Hiệp
• Giới thiệu
• Động cơ biến thiên từ trở
• Động cơ hỗn hợp và nam châm vĩnh cửu đơn cực
• Dẫn động từ trở và đơn cực trong thực tế
• Động cơ lưỡng cực và cầu H
• Mạch dẫn động lưỡng cực trong thực tế
Giới thiệu
Phần này của giáo trình trình bày về mạch dẫn động khâu cuối của động cơ
bước. Mạch này tập trung vào một mạch phát đơn, đóng ngắt dòng điện trong
cuộn dây của động cơ, đồng thời điều khiển chiều dòng điện. Mạch điện được
nối trực tiếp với cuộn dây và cấp nguồn của động cơ, mạch được điều khiển bởi
một hệ thống số quyết định khi nào công tắc đóng hay ngắt.
Phần này cũng nói đến các loại động cơ, từ mạch điện cơ bản điều khiển động cơ
biến thiên từ trở đến mạch cầu H để điều khiển động cơ nam châm vĩnh cửu
lưỡng cực. Mỗi loại mạch dẫn động được minh họa bằng ví dụ cụ thể, tuy nhiên
những ví dụ này không phải là một catalog đầy đủ các mạch điều khiển có sẵn
trên thị trường, những thông tin này cũng không phải để thay thế bảng dữ liệu
về chi tiết của nhà sản xuất.
Phần này chỉ đưa ra mạch điều khiển đơn giản nhất của từng loại động cơ. Tất
cả các mạch đều được giả thiết rằng nguồn cung cấp một điện áp không vượt
quá điện áp ngưỡng của động cơ, điều này giới hạn hiệu suất của động cơ. Phần
kế tiếp ‐ mạch dẫn động có dòng giới hạn ‐ sẽ đề cập đến các mạch dẫn động
hiệu suất cao trong thực tế.
Động cơ biến từ trở
Bộ điều khiển điển hình của động cơ bước biến từ trở dựa theo nguyên tắc như
trên Hình 3.1:
2
Hình 3.1
Trên Hình 3.1, các hộp ký hiệu cho công tắc, bộ điều khiển (controller ‐ không
thể hiện trên hình) chịu trách nhiệm cung cấp tín hiệu điều khiển đóng mở công
tắc tại từng thời điểm thích hợp để quay động cơ. Trong nhiều trường hợp,
chúng ta phải thiết kế bộ điều khiển, có thể là một máy tính hoặc một mạch điều
khiển giao tiếp lập trình được, với phần mềm trực tiếp phát tín hiệu điều khiển
đóng mở, nhưng trong một số trường hợp khác mạch điều khiển được thiết kế
kèm theo động cơ, và đôi khi được cho miễn phí.
Cuộn dây, lõi solenoid của động cơ hoặc các chi tiết tương tự đều là các tải cảm
ứng. Như vậy, dòng điện qua cuộn dây không thể đóng ngắt tức thời mà không
làm áp tăng vọt đột ngột. Khi công tắc điều khiển cuộn dây đóng, cho dòng điện
đi qua, làm dòng điện tăng chậm. Khi công tắc mở, sự tăng mạnh điện áp có thể
làm hư công tắc trừ khi ta biết cách giải quyết thích hợp.
Có hai cách cơ bản để xử lý sự tăng điện áp này, đó là mắc song song với cuộn
dây một diod hoặc một tụ điện. Hình 3.2 minh họa hai cách này:
Hình 3.2
Diod trên Hình 3.2 phải có khả năng dẫn toàn bộ dòng điện qua cuộn dây,
nhưng nó chỉ dẫn mỗi khi công tắc mở, khi dòng điện không còn qua cuộn dây.
3
Nếu ta sử dụng diod tác dụng tương đối chậm như họ 1N400X chung với các
mạch chuyển tác dụng nhanh thì cần phải mắc song song với diod một tụ điện.
Tụ điện trên Hình 3.2 dẫn đến vấn đề thiết kế phức tạp hơn. Khi công tắc đóng,
tụ điện sẽ xả điện qua công tắc xuống đất, do đó công tắc phải chịu được dòng
điện xả này. Một điện trở mắc nối tiếp với tụ điện hoặc với nguồn sẽ giới hạn
dòng điện này. Khi công tắc mở, năng lượng tích trữ trong cuộn dây sẽ nạp vào
tụ điện cho đến khi điện áp vượt quá áp cung cấp, và công tắc cũng phải chịu
được điện áp này. Để tính điện dung tụ, ta đồng nhất hai công thức tính năng
lượng tích trữ trong mạch cộng hưởng:
P = C V2 / 2
P = L I2 / 2
trong đó:
P ‐‐ năng lượng tích trữ [Ws] hay [CV]
C ‐‐ điện dung [F]
V ‐‐ điện áp hai đầu tụ
L ‐‐ độ tự cảm của cuộn dây [H]
I ‐‐ dòng điện qua cuộn dây
Ta tính kích thước nhỏ nhất của tụ điện để tránh quá áp trên công tắc theo công
thức:
C > L I2 / (Vb ‐ Vs)2
trong đó:
Vb ‐‐ điện áp đánh thủng mạch chuyển
Vs ‐‐ điện áp cung cấp
Động cơ từ trở biến thiên có độ tự cảm thay đổi tùy thuộc vào góc của trục. Do
đó, trường hợp xấu nhất được dùng để lựa chọn tụ điện. Hơn nữa, độ tự cảm
của động cơ thường ít được ghi rõ, nên chúng ta phải làm vậy.
Tụ điện và cuộn dây kết hợp với nhau tạo thành một mạch cộng hưởng. Nếu hệ
điều khiển cho động cơ quay ở tần số gần với tần số cộng hưởng này, dòng điện
qua cuộn dây, kéo theo moment xoắn do động cơ sinh ra, sẽ rất khác so với
moment xoắn ở điều kiện ổn định với điện áp vận hành danh nghĩa. Tần số cộng
hưởng là:
f = 1 / ( 2 (L C)0.5 )
Một lần nữa tần số cộng hưởng điện của động cơ từ trở biến thiên lại phụ thuộc
vào góc của trục. Khi động cơ này hoạt động với xung kích gần cộng hưởng
4
dòng điện dao động trong cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường bằng không tại hai
lần tần số cộng hưởng, điều này có thể làm giảm moment xoắn đi rất nhiều.
Động cơ hỗn hợp và nam châm vĩnh cửu đơn cực
Bộ điều khiển điển hình động cơ bước đơn cực thay đổi theo sơ đồ trên Hình 3.3:
Hình 3.3
Trên Hình 3.3, cũng như Hình 3.1, hộp biểu diễn các công tắc và một bộ điều
khiển (không thể hiện trên hình) chịu trách nhiệm cung cấp tín hiệu điều khiển
đóng mở công tắc vào thời điểm thích hợp để quay động cơ. Bộ điều khiển
thường là máy tính hay một mạch điều khiển lập trình được, với phần mềm trực
tiếp phát ra tín hiệu cần thiết để điều khiển công tắc.
Cũng như đối với mạch dẫn động của động cơ biến từ trở, chúng ta phải giải
quyết sự thay đổi độ tự cảm bất ngờ khi công tắc hở. Một lần nữa, ta có thể
chuyển sự thay đổi này bằng cách dùng diod, nhưng bây giờ ta phải dùng 4
diod như trên Hình 3.4:
Hình 3.4
Ta cần thêm vào các diod vì cuộn dây của động c