Chương 2: Các phương pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động cơ điện một chiều

Hiện nay do công nghệ mạch tổ hợp phát triền mạnh mẽ nên giá thành các thiết bị IC rất hạ. trong công nghiệp kỹ thuật điều khiển số được áp dụng một cách rộng rãi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: Các phương pháp và sơ đồ ghép nối vi xử lý - máy tính để điều khiển động cơ điện một chiều Nguyenvanbientbd47@gmail.com Ch−¬ng 2c¸c ph−¬ng ph¸p vµ s¬ ®å ghÐp nèi vi xö lý - m¸y tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu HiÖn nay do c«ng nghÖ m¹ch tæ hîp ph¸t triÓn m¹nh mÏ nªn gi¸ thµnh c¸c thiÕt bÞ IC rÊt h¹. Trong c«ng nghiÖp kü thuËt ®iÒu khiÓn sè ®−îc ¸p dông mét c¸ch rÊt réng r·i. ë møc ®é ®¬n gi¶n, cã thÓ thùc hiÖn bé ®iÒu khiÓn b»ng c¸c IC rêi r¹c cì nhá. ë møc ®é trung b×nh cã thÓ sö dông c¸c µP vµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi ®¬n gi¶n. ë nh÷ng m¸y mãc vµ hÖ thèng phøc t¹p yªu cÇu ®Æc tÝnh kü thuËt cao cã thÓ sö dông microcomputer. C¸c hÖ vi xö lý trong c«ng nghiÖp tr−íc n¨m 1976 th−êng sö dông lo¹i 4 bit nh− 4004, 4040. Kho¶ng tõ nh÷ng n¨m 1977 ®Õn 1985 trªn thÞ tr−êng kh¸ phæ biÕn lo¹i 8 bÝt nh− 8080, 8085, Z80... HiÖn nay c¸c hÖ thèng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao ng−êi ta th−êng sö dông c¸c hÖ vi xö lý 16 bits hoÆc 32 bits.Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn xung Transistor H×nh2.1: S¬ ®å nguyªn lý ghÐp nèi m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ Trong ®ã: Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.comK§CS: bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt.§C: ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.FT : m¸y ph¸t tèc.CL : m¹ch chØnh l−u ®iÖn ¸p cho m¸y ph¸t tèc.M¸y tÝnh ngoµi chøc n¨ng lµm bé so s¸nh, t¹o ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tèc®é vµ ®Þnh chiÒu quay cho ®éng c¬ cßn lµm chøc n¨ng cña bé biÕn ®æi tÝnhiÖu ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ra cña bé DAC lµ c¸c xung vu«ng cã ®é réng thay®æi T = f(E). víi E lµ sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ thùc vµ gi¸ trÞ ®Æt. Bé khuÕch ®¹ic«ng suÊt chØ ®¬n thuÇn lµm nhiÖm vô phèi hîp t¶i, cung cÊp dßng ®iÖn ®Ó®éng c¬ lµm viÖc. Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.comSinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.comSinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.comNguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch.KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµm nhiÖm vô cña bé phËn kªnh. Khi ®Çu vµo (-) cãtÝn hiÖu U1> 0 cßn U2 = 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n b·o hoµ ©m. ThÕ©m ®Æt vµo c¸c ch©n baz¬ cña Transistor T1 vµ T3 do ®ã T3 ph©n cùc thuËnnªn dÉn cßn T1 ph©n cùc ng−îc nªn kho¸. T3 dÉn nªn T4 dÉn vµ ®éng c¬quay theo chiÒu thuËn. Khi U1 = 0 vµ U2 > 0 th× ®Çu ra khuÕch ®¹i thuËtto¸n b·o hoµ d−¬ng lµm cho Transistor T1 vµ T2 dÉn lµm cho ®éng c¬ sÏquay theo chiÒu ng−îc.Cuén d©y L vµ tô C dïng ®Ó san b»ng ®iÖn ¸p ra cña ®éng c¬ khi ®¶o chiÒuquay. HiÖn t−îng nµy ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: ta biÕt r»ng m¸y ®iÖn métchiÒu cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ hoÆc chÕ ®é m¸y ph¸t. Khi ta ®Æt®iÖn ¸p kÝch tõ hay ®iÖn ¸p phÇn øng cho m¸y ®iÖn th× sÏ sinh ra trong m¸y®iÖn mét m«men lµm quay rotor vµ m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é®éng c¬. Ng−îc l¹i khi quay rotor cña m¸y ®iÖn mét chiÒu vµ ®Æt ®iÖn ¸pkÝch tõ cho nã lóc nµy m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. Khita ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, lóc ®ã ta kh«ng ®Æt ®iÖn ¸pvµo phÇn øng ®éng c¬ n÷a (Uu = 0) nh−ng ®éng c¬ vÉn quay theo qu¸n tÝnhvÉn cã kÝch tõ do vËy ë phÇn øng ®éng c¬ ta cã mét søc ®iÖn ®éng vµ ®éngc¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t. §é lín cña søc ®iÖn ®éng nµy phô thuéc vµotèc ®é ®éng c¬ lóc ®¶o chiÒu. E(t ) = C c .n(t )Søc ®iÖn ®éng nµy gi¶m dÇn theo thêi gian v× tèc ®é n(t) sÏ gi¶m dÇn. Do®ã ®Ó b¶o vÖ c¸c Transistor T2 vµ T4 ta m¾c thªm D7 vµ D8 nèi gi÷a colectorvµ emitor cña c¸c Transistor nµy. Khi ®éng c¬ quay thuËn mµ ta ®¶o chiÒuquay th× thÕ ϕA >Vcc vµ D7 th«ng, tiÕp gi¸p C - E cña Transistor T4 kh«ngph¶i chÞu ®iÖn ¸p ng−îc : Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng Líp: §KT§ 2 – K42 Nguyenvanbientbd47@gmail.com U ng = Vcc + E ( t ) mµ chØ lµ : U ng = Vcc + 0,7V M¸y ph¸t tèc vµ ®éng c¬ cã trôc g¾n trùc tiÕp víi nhau. §iÖn ¸p phÇn øng cña m¸y ph¸t tèc ph¶n ¸nh tèc ®é thùc tÕ cña ®éng c¬. §iÖn ¸p nµy ®−îc chØnh l−u b»ng cÇu ®i«t D1 ÷ D4 ®Ó ®−a vµ ADC. Ph¶i dïng cÇu chØnh l−u bëi v× ®éng c¬ quay thuËn nghÞch nªn ®iÖn ¸p ë m¸y ph¸t tèc sÏ lóc d−¬ng lóc ©m tuú theo chiÒu quay cña ®éng c¬ mµ ADC chØ chÞu ®iÖn ¸p analog ®−a vµo lµ lín h¬n 0 do vËy ph¶i dïng cÇu chØnh l−u ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p vµo ADC lµ lu«n d−¬ng. M¸y ph¸t tèc chÝnh lµ ®−êng ph¶n håi tèc ®é cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ . Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ trong m¸y tÝnh sÏ tÝnh ra sai lÖch E vµ l−îng ®iÒu khiÓn U = f (E), sau ®ã l−îng ®iÒu khiÓn sÏ ®Õn mét ch−¬ng tr×nh biÕn l−îng ®iÒu khiÓn U thµnh xung vu«ng cã ®é réng thay ®æi cßn biªn ®é vµ tÇn sè lµ h»ng sè. §©y chÝnh lµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung vu«ng. NÕu sai lÖch lín th× l−îng ®iÒu chØnh U còng lín vµ do ®ã ®é réng cña xung vu«ng còng lín. Gi¶ sö ta ®ang cho ®éng c¬ quay ng−îc ë cña vµo U2 ta c ...