ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CƠ – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO MỘT CHIỀU GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG SVTH : BÙI TRÍ HOÀI MSSV : 20460182 TP HCM, Tháng 01 - 2010 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần theo tiến khoa học kỹ thuật, công công nghiệp hóa đại hóa đất nước diễn mạnh mẽ Trước tình hình có nhiều yêu cầu cấp bách thách thức đặt cho giới trí thức Ngày kết hợp ngành học lĩnh vực công nghiệp – tự động hóa cần thiết, cách tốt để thực kết hợp sâu vào tìm hiểu, thiết kế, nhằm phục vụ giải pháp công nghiệp Vấn đề tự động hóa công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay nâng cao suất lao động, đề tài bạn sinh viên, thầy cô trưởng kỹ thuật quan tâm nghiên cứu nhiều Chính thực đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO MỘT CHIỀU” cách thể phần kiến thức mà em để thể phần kiến thức mà em đạt sau bốn năm học tập trường Do có hạn chế thời gian kiến thức kinh nghiệm nên không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn sinh viên khoa Kỹ Thuật Công Nghệ đề tài Sinh viên thực BÙI TRÍ HOÀI LỜI CẢM ƠN Trong trình bốn năm rưỡi học trường Đại học Mở TP.HCM.Em hướng dẫn tận tình quí thầy cô kiến thức chuyên môn kiến thức sống Tứ kiến thức tảng giúp chúng em hoàn thành đố án tốt nghiệp thời gian cho phép Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Kỹ Thuật Công Nghệ giảng dạy cho em kiến thức chuyên môn định hướng theo hiểu biết, khả em để em thực tốt đồ án tốt nghiệp tạo điều kiện thuân lợi cho em hoàn tất khóa học Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN TRỌNG THẮNG thầy NGUYỄN HỒNG SƠN tận tình giúp đỡ em hoàn thành đố án tốt nghiệp Sinh viên thực BÙI TRÍ HOÀI MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC Phần A TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐẶC BIỆT CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG 1 CHƯƠNG 2: MÁY KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN TỪ (MĐKĐ) CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU KHÔNG TIẾP XÚC I CẤU TẠO II NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 6 CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH MỘT CHIỀU I KHÁI NIỆM CHUNG II PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH MỘT CHIỀU ĐIỀU KHIỂN PHẦN ỨNG a) Đặc tính b) Đặc tính điều chỉnh c) Công suất kích thích d) Công suất điều khiển e) Công suất trục động ĐIỀU KHIỂN TRÊN CỰC TỪ a) Đặc tính b) Đặc tính điều chỉnh c) Công suất kích thích d) Công suất điều khiển e) Công suất III CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ Loại động rôto rỗng Loại động có rôto hình đĩa Ứng dụng động chấp hành chiều 14 14 15 15 17 18 18 18 19 20 21 22 23 23 23 24 24 25 26 Phần B GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ SERVO I GIỚI THIỆU II HOẠT ĐỘNG CỦA SERVO III SERVO VÀ ĐIỀU BIẾN ĐỘ RỘNG XUNG IV VAI TRÒ CỦA VÔN KẾ V CÁC GIỚI HẠN QUAY VI THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA SERVO VII CÁC KIỂU NỐI ĐẦU DÂY VIII MẠCH ĐIỀU KHIỂN SERVO IX ĐIỀU KHIỂN SERVO BẰNG IC ĐỊNH THÌ 555 X GẮN CÁC LIÊN KẾT CƠ KHÍ VÀO SERVO XI GẮN BÁNH XE VÀO SERVO XII MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ĐỘNG CƠ SERVO 27 27 28 29 30 30 32 32 35 36 38 39 43 Phần C THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CHƯƠNG 1: MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO DC CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 47 47 51 I THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 51 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 51 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 55 2.1 Giới thiệu phần mềm Borland Delphi 55 2.2 Chương trình điều khiển 58 II THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 61 GIAO TIẾP GIỮA MÁY TÍNH VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI 61 1.1 Giao tiếp SLOT – CARD 61 1.2 Giao tiếp cổng máy in 61 1.3 Giao tiếp cổng COM 61 1.4 Chọn phương pháp giao tiếp cổng kết 62 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 65 2.1 LED ĐOẠN 65 2.1.1 DẠNG LED 65 2.1.2 LED ANODE CHUNG 65 2.1.3 LED CATHODE CHUNG 66 2.2 ĐIỆN TRỞ 68 2.3 TỤ ĐIỆN 69 2.4 DIODE 71 2.5 OPTO 72 2.6 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI IC SỐ 2.6.1 IC ĐỆM 74x245 2.6.2 IC L298 2.6.3 IC ĐẾM 74x192 2.6.4 IC GIẢI MÃ 74x247 2.6.5 IC 74x73 2.6.6 Vi mạch so sánh hai số 4-bit 74x85 74 74 74 75 76 76 77 Phần D TÓM TẮT – ĐỀ NGHỊ - KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: TÓM TẮT I Những vấn đề làm II Những vấn đề chưa làm CHƯƠNG 2: ĐỀ NGHỊ (HƯỚNG PHÁT TRIỂN) CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 79 79 79 79 80 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT … ……………………………………………… NGUYỄN TRỌNG THẮNG KỸ THUẬT SỐ ………………………………………………………… NGUYỄN NHƯ ANH GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ … ……………………………………………………NGUYỄN TẤN PHƯỚC ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH …………………………………………………………………NGÔ DIÊN TẬP MẠCH ĐIỆN TỬ 1, …………………………………………………………… LÊ TIẾN THƯỜNG Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐẶC BIỆT CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG Máy điện chiều chủ yếu chế tạo thành động hay máy phát điện, nhiều ngành kỹ thuật chuyên môn đặc biệt máy điện chiều chế tạo nhiều dạng đặc biệt khác nhau, dùng kỹ thuật hàn, điện phân, kỹ thuật luyện kim Trong thiết bị cấu tự động điều khiển từ xa, giao thông vận tải, thông tin liên lạc v.v Tùy theo lĩnh vực khác mà thường có máy điện chiều có yêu cầu khác Thí dụ máy sử dụng ngành tự động yêu cầu độ tin cậy cao, quán tính bé, công suất nhỏ Trong kỹ thuật hàn, luyện kim thường yêu cầu dòng điện lớn v.v Trong chương nghiên cứu sơ lược vài loại máy điện chiều đặc biệt sử dụng rộng rãi thực tiễn bao gồm máy điện chiều từ trường ngang, máy phát hàn điện số máy nhỏ dùng kỹ thuật đo lường tự động SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG CHƯƠNG 2: MÁY KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN TỪ (MĐKĐ) Để khống chế đối tượng đó, tín hiệu dẫn trực tiếp đến với đối tượng điều khiển không cần qua hệ thống khuyếch đại Cũng tín hiệu qua phận trung gian khuếch đại đưa đến đối tượng điều khiển Máy khuếch đại điện từ hay máy khuếch đại (MKĐ) thiết bị trung gian nhận tín hiệu đưa đến đối tượng điều khiển có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp hay dòng điện nhỏ để khống chế công suất lớn Máy điện chiều kích thích độc lập xem mô hình MĐKĐ, tín hiệu đầu vào công suất kích thích Pt tín hiệu khuếch đại công suất đưa Pđm đầu vào máy phát, Pt =  (1  2)% Pđm, nên hệ số khuếch đại nhỏ (kKĐ  50  100 ) nên máy phát điện kích thích độc lập không dùng MĐKĐ Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lí máy điện chiều kích từ độc lập Máy điên khuyếch đại có kKĐ lớn, có hai bậc khuyếch đại: k KĐ  Pra U r I r  k v ki Pvào U v I r (2.1) Trong đó: kv  Ur : hệ số KĐ điện áp Uv ki  Ir : hệ số KĐ dòng điện Iv SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG  Bảng mã cho Led Cathode chung (a MSB, dp LSB)  Bảng mã cho Led Cathode chung (a LSB, dp MSB) SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 67 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG 2.2 ĐIỆN TRỞ: Điện trở ký hiệu R Trên sơ đồ mạch điện,điện trở biểu diễn là: Ký hiệu điện trở sơ đồ mạch rõ cho ta thấy chức vị trí Ví dụ: R312 :thì đây: khối thứ sơ đồ khối mạch điện, 12 thứ thự điện trở khối Điện trở có cấu tạo đơn giản gồm chân kim lọai lớp vật liệu.Có nhiều lọai vật liệu để cấu tạo nên điện trở,do tùy vào lớp vật liệu mà ta có nhiều tên gọi khác như: điện trở than, điện trở xi măng, điện trở dây quấn.Lọai mà ta hay dùng phổ biến mạch điện điện trở than Điện trở linh kiện thụ động bản, sử dụng để tiêu thụ lượng, tạo độ sụt áp cần thiết mạch điện.Trên thân điện trở có vạch màu, theo vạch màu này, ta biết trị số điện trở Hình dáng điện trở than vòng màu : Bảng qui ước màu điện trở : Màu Vòng số 1( số thứ ) Vòng số (sốthứ hai) Đen 0 * 100 Nâu 1 *101  1% Đỏ 2 *102  2% Vòng số (số bội ) Cam 3 *10 Vàng 4 *104 Xanh 5 *105 Xanh dương 6 *106 Tím 7 *107 SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Vòng số (sai số) Trang 68 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG Xám 8 *108 Trắng 9 *109 Vàng kim *10-1 *10 Bạc -2  5%  10% Trị số điện trở xác định  , bội số  :M  ,K  Với điện trở có trị số R(  ), có dòng I(A) chạy qua nó, điện áp đầu điện trở V(V) phương trình đặc trưng định luật Ohm cho ta:R=V/I Điện trở họat động tốt điện áp DC AC, mạch điện tử ta hay dùng điện áp DC Một ứng dụng khác điện trở mà ta dùng mạch biến trở,được ký hiệu VR.trên sơ đồ mạch, biến trở biểu diễn: VR Cũng tương tự điện trở, biến trở có chân đưa ra, ta chỉnh chân qua lại đầu để giá trị điện trở mong muốn 2.3 TỤ ĐIỆN: Tụ điện linh kiện tích cực, ký hiệu C.Trên sơ đồ mạch điện, tụ điện biểu diễn là: Về cấu tạo, tụ gồm cực đặt song song, cực bẳng nhôm dẫn điện, lớp điện môi, cách điện: Và tùy vào lớp điện môi làm mà ta có tên gọi tụ khác như:tụ giấy, tụ dầu, tụ không khí Điện dung C đặc trưng cho khả chứa điện tụ, có đơn vị Fara(F), thực tế ta dùng ước số fara: 6  Micofara (uF): 1F  10 F  Nanofara(nF): 1nF=10-9F  Picofara(pF) : 1pF=10-12 Và có công thức tính là: SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 69 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 C   GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG S d Trong đó:  số điện môi tuỳ thuộc chất cách điện S diện tích cực (m2) d bề dày lớp điện môi (m) Khác so với điện trở, tụ điện có khả tích tụ điện tích(hay nạp điện) xả điện Khi tụ nạp, điện áp tụ tăng dần đến giá trị Vcc(tức giá trị áp nguồn áp đặt lên tụ), điện áp nạp mô tả phương trình:  t u C (t )  U DC (1  e  ) Trong đó, dòng nạp lên tụ lại giảm dần từ trị số cực đại ban đầu I=UDC/R xuống trị số cuối 0A, phương trình dòng nạp: t iC (t )  U DC  e R Với  =RC , R giá trị điện trở nằm dòng điện nạp tụ Còn tụ xả điện, điện áp tụ giảm dần từ trị số VDC đến 0V, phương u C (t )  U DC e t  trình áp tụ xả: Và dòng điện xả giảm dần theo hàm mũ từ trị số cực đại ban đầu I=UDC/R xuống trị số cuối 0A, phương trình dòng điện xả : t iC ( t )  U DC  e R Lúc này:  =RC, R giá trị điện trở nằm dòng điện xả tụ Ta sử dụng tụ mạch tính chất này, tụ nạp xả điện liên tục giúp cho điện áp phần tải phía sau mạch điện ổn định(tải mà ta dùng cuôn dây motor) Khi sử dụng tụ, ta cần phân biệt có lọai tụ:  Lọai tụ có phân cực tính dương âm: lọai thừong có điện áp làm việc không cao (thường < 500V)  Lọai tụ phân cực tính: lọai chịu điện áp làm việc cao, có độ bền cao Trong mạch điện ta sử dụng lọai tụ  điều sử dụng tụ điện ta phải biết:  Điện dung C (đơn vị F)  Điện áp làm việc WV (đơn vị V) Phải chọn điện áp làm việc tụ điện WV lớn điện áp làm việc U C theo công thức: WV  U C SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 70 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG 2.4 DIODE: Diode ký hiệu D.Trong sơ đồ mạch, diode biểu diễn: D Cấu tạo đơn giản diode D gồm lớp bán dẫn P N ghép lại,giữa chúng có mặt tiếp xúc J: Bán dẫn lọai P chúa hạt tải điện đa số lỗ trống hạt tải điện thiểu số điện tử Còn bán dẫn lọai N chứa hạt tải điện đa số điện tử hạt tải điện thiểu số lỗ trống Diode họat động ta tiến hành phân cực cho nó: tức áp đặt điện áp thích hợp vào cực nó.diode có nhiều loại như: diode chỉnh lưu, diode zener, diode varicap , chúng có chế độ phân cực khác nhau.Ở ta dùng diode lọai thông thường: D  Ta tiến hành phân cực thuận: Khi đặt cực dương nguồn vào đầu P, cực âm nguồn vào đầu N.Khi điện tích dương nguồn tích tụ bên ngòai lớp bán dẫn P, điện tích âm nguồn tích tụ bên ngòai lớp bán dẫn N.Các điện tích dương đẩy lỗ trống bán dẫn P phía mối nối j, điện tích âm nguồn đẩy điện tử bán dẫn N phía mối nối J.Do tượng tái hợp xuất mối nối J này, làm xuất dòng đổ qua diode hướng từ P sang N, hay nói cách khác từ cực dương nguồn qua diode sang cực âm nguồn.Khi dùng đồng hồ đo ta thấy dòng qua diode tăng dần lên sụt áp diode sau thời gian ngắn ổn định(bằng 0,6V) Hiện tượng tiếp tục , đến áp nguồn đặt vào bị cạn kiệt tượng tái hợp biến mất, không xuất dòng đổ qua diode  Tiến hành phân cực nghịch: Tức lúc này:đặt cực dương nguồn vào N, cực âm nguồn vào P, diode bị phân cực nghịch.Điện tích dương nguồn hút điện tử bán dẫn N phía lớp vỏ ngòai, tương tự điện tích âm nguồn hút lỗ trống bán dẫn P SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 71 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG phía, làm cho vùng không gian chúng(tức không gian chỗ mối nối J) bị nới rộng ra.Do phân cách không cho dòng điện ra.Kết dòng điện đổ mạch trường hợp phân cực thuận, mà có xuất dòng điện rỉ nhỏ không đáng kể đổ từ N sang P, xuất điện tiếp xúc lỗ trống N điện tích âm P nói nhỏ xem không đáng kể Qua trường hợp phân cực trên, ta vẽ đặc tuyến Volt- Ampere diode: Qua đặc tuyến ta thấy phân cực thuận, điện áp diode tăng dần lên ,khi áp bắt đầu lớn mức điện áp thềm dẫn V  (V  0,5V chất Si, 0,2V chất Ge), bắt đầu có dòng đổ qua diode tức diode bắt đầu dẫn.Khi diode dẫn, dòng đổ qua diode tăng dần lên, sụt áp diode ổn định VD (VD=0,6 V chất Si, VD=0,3V chất Ge) Những đặc tính diode ta áp dụng mạch để tính toán đường dòng điện mạch ý muốn, mặt khác diode D dùng thiết bị bảo vệ phần tử mạch điện có liên quan mạch 2.5 OPTO: 2.5.1 Đại cương: Trong anh ngữ ghép quang gọi Photo coupled isolators, Photocouplers, Photo-coupled pairs, từ thông thường cho linh kiện OptoCouplers Bộ ghép quang dung để cách điện mạch điện có khác biệt điện lớn Ngoài dùng để tránh vòng đất (ground circuit terrestre) gây nhiểu mạch điện 2.5.2 Cơ chế hoạt động: Thông thường ghép quang gồm Diode loại GaAs phát tia hồng ngoại Photo Transistor với vật liệu silic Với dòng điện thuận Diode phát xạ hồng ngoại có bước song 900nm Năng lượng xạ chiếu lên mặt Photo Transistor gián tiếp qua môi trường dẫn quang Đầu tiên tín hiệu điện phần phát (Led hồng ngoại) ghép quang biến thành tín hiệu ánh sang Sau tín hiệu ánh sáng phần nhận (Photo Transistor) biến lại thành tín hiệu điện SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 72 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG 2.5.3 Tính chất cách điện: Như ta biết, ghép quang thường dùng để cách điện mạch điện có điện cách biệt lớn Bộ ghép quang làm việc với điện môi bình thường hay với tín hiệu điện với tần số cao Đặc biệt với thể tích nhỏ bé,bộ ghép quang tỏ ưu việt so với biến  Điện trở cách điện: Đó điện trở với dòng điện chiều ngỏ vào ngỏ ghép quang có trị số bé 1011  đủ đáp ứng yêu cầu thông thường Như cần ý, với dòng điện rà khoảng nA ảnh hưởng đến hoạt động cù mạch điện, ví dụ dòng điện rò chạy vào cực gốc phototransistor để trống Gặp trường hợp ta tạo khe trống ngỏ ngỏ vào Nói chung với ghép quang ta cần có mạch in loại tốt  Điện dung cách điện: Cấu trúc ghép quang gồm có phototransistor, Led, phần phần tạo điện dung từ 0,3….2pF Điện dung đo chân ngỏ vào chân ngỏ nối tắt Với thay đổi cao áp nhanh ( 500 / s ) ngỏ ngỏ vào, điện dung ký sinh truyền thay đổi xung điện ngỏ có gai nhọn Trong trường hợp nên sử dụng ghép quang chân nối với cực gốc, cực thu cực phát nên nối tụ điện để làm giảm gai nhiễu xung Để không tạo them điện dung ký sinh, với ghép quang, ta không nên dùng chân đế để cấm IC…  Điện cách ly: Điện cách ly điện cao mà ghép quang chịu đựng Điện cách ly tùy thuộc vào cấu trúc ghép quang, không khí, 2.5.4 Hiệu ứng trường: Dưới điện cao Led phototransistor có khoảng cách gần, ta có diện trường lớn Nếu ghép quang làm việc với điều kiện lien tục vài ngày, thông số ghép quang (đặc biệt với phototransistor) bị thay đổi Hiệu ứng trường rõ rang với nhiệt độ cao (1000C) điện chiều cao (1KV) Các thông số khuếch đại, điện áp dòng điện ngược bị thay đổi Với điện trường lớn ta có hiệu ứng giống với transistor MOS có đảo điện bề mặt So với transistor, thông số Led ổn định tác dụn điện trường Người ta bảo vệ lớp chuyển tiếp pn transistor Silicon màng điện suốt để chống lại ảnh hưởng điện trường 2.5.5 Sự lão hóa: Với thời gian, công suất phát sang Led bị giảm đi, ta có hệ số truyền đạt ghép quang bé Người ta tránh lão hóa ghép quang phương pháp “ Burn-in” Sau sản xuất, ghép quang cho làm việc với dòng điện với nhiệt đọ xung quanh lớn thời gian (ví dụ 24 giờ) Do ghép quang bị lão hóa trước không bị lão hóa nhanh ghép quang chưa qua “burn-in” SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 73 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG Để cho ghép quang làm việu lâu dài không bị lão hóa nhanh, nhiệt dộ xung quanh dòng điện làm việc phải giữ thấp tốt 2.6 CÁC LOẠI IC SỐ: 2.6.1 IC ĐIỆM 74x245: IC 74245 đệm chiều, ngỏ G tác động mức thấp IC hoạt động, chân DIR set lên (1) liệu theo chiều từ A sang B (ngỏ Bi), ngược lại chân DIR tác động mức thấp (0), liệu theo chiều từ B sang A (ngỏ Ai) Ngoài chức IC có khả khuếch đại dòng cao mà liệu truyền sẻ nguyên vẹn tốt Sơ đồ chân hình vẽ: 20 10 DIR VCC A0 OE A1 B0 A2 B1 A3 B2 A4 B3 A5 B4 A6 B5 A7 B6 GND B7 19 18 17 16 15 14 13 12 11 74HC245 2.6.2 IC L298N Sơ đồ chân L298      Nguồn cung cấp hoạt động 46V Toàn dòng điện DC đến 4A Điện áp bão hòa thấp Bảo vệ nhiệt Mức logic ngõ vào đến 1.5v 10 12 15 1A1 1A2 1Y 1Y 2A1 2A2 2Y 2Y 1E 2E 2EN 1EN GND VCC2 VCC1 13 14 11 L298 2.6.2.1 Đăc điểm: L298 khối mạch tích hợp bên có 15 đầu nối gồm loại Multiwatt PowerSO20 Nó hoạt đông điện áp cao dòng cao Cầu điều khiển lưỡng cực xây dựng tiêu chuẩn mức độ mạch logic TTL dung điều khiển tải relay, solenoid, động DC động bước Hai ngỏ vào cho phép không cho phép thiết bị cách độc lập từ tính hiệu ngõ vào Cực Emitter transistor thấp cầu nối với mở rộng đầu cuối phù hợp SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 74 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG sử dụng để nối điện trở cảm nhận dòng điện Một nguồn cung cấp them ngõ vào cung cấp cho làm việc mức logic thấp 2.6.2.2 Ứng dụng:  Trạng thái nguồn ngõ ra: L298 tích hợp nguồn trạng thái ngõ (A;B ) Nguồn trạng thái ngỏ có cấu hình cầu H ngõ điều khiển tải, khó điều khiển hình thức thông thường hình thức khác, độc lập trạng thái ngõ vào Dòng điện chảy ngang qua tải từ cầu chân SENSE ngỏ Điện trở mở rộng ( Rsa, Rsb) cho phép tách cường độ dòng điện  Trạng thái ngõ vào: Mỗi cầu điều khiển cổng Input cổng EN, cầu A (In1, In2, En), cầu B (IN3, In4, EN) Ngõ vào set EN mức cao, trạng thái thấp ngõ vào EN trạng thái cấm cầu hoạt động  Ứng dụng: Dùng cầu để điều khiển động DC Cầu mở rộng gồm có Diode chuyển mạch nhanh, thời gian phục hồi (trr = 200nsec) để tránh xung điện áp tác động lên transitor bên cầu Dùng điều khiển động bước lưỡng cực pha, tín hiệu điều khiển cần thiết tạo L298 Điện áp ngõ Sense sử dụng điều khiển cường độ dòng điện chiết từ ngõ vào bảo vệ dòng chuyển mạch chậm cho phép ngõ vào Chức thắng (dừng động nhanh) yêu cầu mức hút dòng trung bình không vượt 2A 2.6.3 IC đếm 74x192 15  Sơ đồ chân: Q0 P0 10 14 11 P1 P2 P3 Q1 Q2 Q3 CLKD CLKU BO CO CLR LOAD VCC GND 13 12 16 74x192 Đây IC vừa có khả đếm lên vừa có khả đếm xuống với ngõ mã BCD Đếm lên hay xuống tùy vào kết nối xung clock vào chân CKLU hay chân CKLD Do mạch bạn thấy IC 74192 đơn vị (IC1) chân CKLU nối với liệu lấy từ cửa vào chân CKLD nói với liệu lấy từ cửa Còn IC 74192 hàng chục (IC2) chân CKLU nối với chân /CO IC1 chân CKLD nói với chân /BO IC1 Tương tự với IC hàng trăm, hàng nghìn, hàng chục nghìn… IC có ngõ liệu Q0, Q1, Q2, Q3 Hai ngõ /BO, /CO Chân /LOAD có tác dụng kích cho IC hoạt động Chân CLR có tác dụng xóa liệu Nhiệm vụ IC nhận xung vào đưa mã nhị phân phù hợp SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 75 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG  BẢNG TRẠNG THÁI: 2.6.4 IC giải mã 74x247: Sơ đồ chân: U2 D0 D1 D2 D3 LT RBI BI/RBO A B C D E F G VCC GND 13 12 11 10 15 14 16 74247 Đây IC chuyển từ mã nhị phân sang số tương ứng hiển thị Led đoạn IC có ngõ tích cực mức thấp IC có ngõ từ /A  /G, ngõ vào liệu IC loại Decorder Ở ngõ tín hiệu nối với qua cổng NAND ngõ mức thấp 2.6.5 IC 74x73: FipFlop loại JK  Connection Diagram SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 76 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG  Function Table 2.6.6 IC 74x85: Vi mạch tích hợp so sánh hai số – bit Sơ đồ chức IC 7485: Sơ đố chân IC 7485: 10 12 13 15 16 A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 ABI ABO VCC GND 11 14 74LS85 Ngoài ngõ vào cho hai số nhị phân A B, mạch có ngõ vào kết so sánh bit có số thấp Nhờ mở rộng khả mạch cách ghép nối nối tiếp hay ghép nối song song nhiều vi mạch 7485 với SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 77 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG  Mạch so sánh cách ghép nối tiếp:  Truth table: SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 78 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG PHẦN D: TÓM TẮT - KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ CHƯƠNG 1: TÓM TẮT I NHỮNG VẤN ĐỀ ĐÃ LÀM ĐƯỢC Qua tháng thực nghiên cứu đề tài, tập đồ án hoàn tất Những vấn đề nẩy sinh trình thực đề tài Những vấn đề không động lực kích thích niềm say mê trình nghiên cứu mà thách thức vế khả than người nghiên cứu Nội dung đề tài hình thành từ vấn đề giải cách hợp lí Các vấn đề đề tài giải trình bày từ tổng quát đến cụ thể Trong vấn đề, tình giải theo bước Đề tài bao gồm phần trình bày, vấn đề trọng tâm cốt lõi tập trung vào phần C chương 1,2 Trong chương mạch điều khiển động Servo DC thông thường chương quan trọng nhất, phần thiết kế thi công mô hình điều khiển động Servo DC Động hoạt động mạch điều khiển ta điều khiển động hoạt động theo ý Do cần thiết kế mạch điều khiển cho động cơ, để dộng hoạt động theo ý tác giả Nhưng phần không phần quan trọng chương trình điều khiển nằm phần I Chương II NHỮNG VẤN ĐỀ CHƯA LÀM ĐƯỢC Trong thời gian làm đề tài có nhiều phần em chưa làm như: Mạch điện trình bày chưa phải mạch điện hoản hảo việc sử dụng thiết bị chưa có chuẩn hóa mà phải tận dụng thiết bị có sẵn, điều bắt buộc ý muốn Mạch điều khiển thiết kế chưa chuẩn, nhiều chổ sai thiếu sót Nên torng trình cân chỉnh phải sửa lại cho xác Ngoài ra, phần mềm điều khiển viết tốt hoạt động động đa dạng vả hoàn thiện SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 79 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG CHƯƠNG 2: ĐỀ NGHỊ (HƯỚNG PHÁT TRIỂN) Dù cố gắng thời gian có hạn nên việc thực đề tài phải dừng lại Tôi người thực hai phần chọn động điện tử vất vả, có mô hình sẳn đỡ vất vả nhiều Tôi hy vọng xem qua đề tài lấy làm thú vị, bạn khóa sau phát triển với số động nhiều hơn, mô hình hoàn thiện để ứng dụng vào thiết kế rô bô sản xuất Sau vài đề nghị cho muốn phát triển đề tài: Hãy dùng vi điều khiển PIC, để thiết kế mạch điều khiển Thiết kế dùng động servo Thiết kế dùng hoặc 10 led đoạn, dùng Led LCD Thử dùng cổng giao tiếp loại khác Xây dựng chương trình diều khiển đa dạng SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 80 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Trải qua trình làm việc với đề tài giải vấn đề lớn: sản phẩm gì, sử dụng kiến thức nhà trường để làm sản phẩm Thời gian thực đề tài hạn chế đủ để giải vấn đề xung quanh đề tài Sản phẩm cuối mang tính chất mô hình, tính khả thi để áp dụng thực tế Những vấn đề tồn động sản phẩm đề tài tiếp tục phát triển thời gian tới Khả phát triển sản phẩm đề tài đa dạng, ứng dụng vào vấn đề nằm đề tài Hy vọng tương lai có sản phẩm hơn, sử dụng tin cậy theo đà phát triển khoa học công nghệ Từ đặt bước chân vào “mảnh đất” điện tử đầy tiềm không mà ước mơ muốn khám phá sâu hơn, thể tài thực tế, tạo sản phẩm cho xã hội Trong trình thực đề tài để lại cho nhiều ấn tượng; làm để vận dụng kiến thức vào thực tiễn, từ thực tiễn để tiếp thu kiến thức học kiểm nghiệm qua trình giải đề tài, khả thực tế cần phát huy từ tư đến hoạt động thực tế Những ý tưởng tản để phát triển việc nghiên cứu khoa học tương lai SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 81 [...]... biết, kể cả đối tượng cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được Việc thi t lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ quay cũng không dễ dàng Mặt khác động cơ servorvo được thi t kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được... thể đưa vào một trong hai cuộn dây: Nếu điệp áp điều khiển đưa vào cuộn phần ứng thì ta gọi là điều khiển phần ứng Nếu điện áp điều khiển đưa vào cuộn kích thích thì ta gọi là điều khiển cực Ở ĐCCH một chiều nam châm vĩnh cửu, cuộn điều khiển chỉ có thể là cuộn dây phần ứng nghĩa là chỉ có thể điều khiển phần ứng (hình 1.13) a) b) Hình 1.13: Các phương pháp điều khiển ĐCCH một chiều: a – điều khiển phần... bay và xe hơi Ứng dụng mới của động cơ servo là trong các robot, cùng loại với các động cơ dùng trong mô hình máy bay và xe hơi Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo R/C (radio-controlled) Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay và xe hơi Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu... với động cơ, thực hiện chức năng tạo ra tín hiệu điều khiển nhằm xác định thời điểm và thứ tự đổi chiều Bộ đổi chiều không tiếp xúc, thực hiện đổi chiều dòng điện trong cuộn ứng trên stato theo tín hiệu điều khiển của cảm biến vị trí rôto Hình 1.5: Sơ đồ cấu trúc động cơ một chiều không tiếp xúc II NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Hình 1.6 trình bày sơ đồ nguyên lí của động cơ một chiều không chổi than, có một. .. nghĩa là ta không cần điều khiển robot bằng tín hiệu vô tuyến bằng cách sử dụng một động cơ servo, trừ khi ta muốn thế Ta có thể điều khiển động cơ servo bằng máy tính, một bộ vi xử lý hay thậm chí một mạch điện tử đơn giản dùng IC 555 Trong chương này ta sẽ tìm hiểu động cơ servo R/C là gì, sử dụng chúng trong robot như thế nào Mặc dù còn có nhiều loại động cơ servo khác nhưng động cơ servo R/C được sử... cải thi n quá trình đổi chiều và làm giảm hằng số thời gian điện cơ, đáp ứng yêu cầu tác động nhanh c) ĐCCH một chiều quán tính nhỏ cũng nhằm mục đích giả hằng số thời gian điện cơ để đáp ứng yêu cầu tác động nhanh Trong khuôn khổ giáo trình, chúng ta chỉ nghiên cứu ĐCCH một chiều thông thường II PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH MỘT CHIỀU Ở ĐCCH một chiều kích thích độc lập, điện áp điều khiển. .. điều chỉnh (b) của ĐCCH một chiều khi điều khiển phần ứng Từ biểu thức (1.14) và hình 1.13a ta thấy: khi giữ không đổi điện áp điều khiển (  =const) thì tốc độ quay của động cơ giảm đi một cách tuyến tính theo sự tăng lên mômen cản m trên trục động cơ Mômen cực đại của động cơ ứng với thời điểm mở máy ( khi  = 0 ) Trị số mômen cực đại (mômen mở máy) trong hệ đơn vị tương đối bằng hệ số tín hiệu điều. .. Trên hình 1.17b vẽ đặc tính công suất cơ Pr  f ( ) khi  = const Dễ thấy rằng 1 Pr  0 khi   0 và    Từ hình 1.17b và công thức (4.39) ta thấy rằng: công suất cơ cực đại Pr max không phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển và luôn có giá trị không thay đổi Đây là tính chất rất quý của phương pháp điều khiển cực, vì nó cho phép động cơ làm việc, ngay cả khi tín hiệu điều khiển rất nhỏ  Để động cơ chấp... đúng lúc III MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI THAN Hình 1.10 trình bày sơ đồ diều khiển động cơ không chổi than, có ba pha, kết nối sao và có đảo chiều quay Hình 1.10: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ không chổi than  Nguyên lí hoạt động của mạch - Khi quay theo chiều kim đồng hồ: D=0 SVTH: BÙI TRÍ HOÀI Trang 11 Luận Văn Tốt Nghiệp Khóa 2004 GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THẮNG Trạng thái điều khiển các pha tương...  30)% công suất tiêu thụ toàn phần của động cơ (4.17) d) Công suất điều khiển Công suất này có thể viết dưới dạng: 2 PĐK  U ĐK I ĐK  ( E ĐK  rĐK I ĐK ) I ĐK  E ĐK I ĐK  rĐK I ĐK (4.18) Nghĩa là công suất điều khiển bằng tổng của công suất cơ toàn phần và tổn hao công suất điện trong cuộn dây điều khiển (chính là cuộn dây phần ứng) Vì công suất kích thích không đáng kể nên công suất điều khiển ... VÀO SERVO XII MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ĐỘNG CƠ SERVO 27 27 28 29 30 30 32 32 35 36 38 39 43 Phần C THI T KẾ VÀ THI CÔNG CHƯƠNG 1: MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO DC CHƯƠNG 2: THI T KẾ VÀ THI CÔNG... MẠCH ĐIỀU KHIỂN 47 47 51 I THI T KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 51 THI T KẾ PHẦN CỨNG 51 THI T KẾ PHẦN MỀM 55 2.1 Giới thi u phần mềm Borland Delphi 55 2.2 Chương trình điều khiển 58 II THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN... THẮNG Hình 2: Bên động servo R/C Servo bao gồm động cơ, chuỗi bánh giảm tốc, mạch điều khiển vôn kế Động vôn kế nối với mạch điều khiển tạo thành mạch hồi tiếp vòng kín Cả mạch điều khiển động