Tải bản đầy đủ

Encoder và động cơ DC

Encoder và
động cơ DC
Nhóm 3:
Kim Văn Điệp
Chu Quốc Mạnh
Đỗ Lê An Phương

LOGO


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Cơ điện tử ứng dụng ở đâu ?

B
A

C
Cơ Điện
Tử
E


D

1


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Military robot

2


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Industrial robot

3


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Nội dung

1. Encoder

2. Động cơ DC

4


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Encoder là gì?
Encoder là thiết bị quản lý số vòng quay,
quản lý vị trí góc của một đĩa quay. Đĩa
quay có thể là bánh xe, trục động cơ...

Rotary Encoder


Linear Encoder
5


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Cấu tạo Encoder

Cấu tạo Encoder

Encoder 8 vòng
rãnh(8 bit)

Encoder 2 vòng
rãnh ( 2 bit)

Cấu tạo Encoder gồm:
-Một bộ thu phát quang (LED phát – LED thu).
-Một hệ thống lỗ (rãnh) được bố trí trên một đĩa tròn
hoặc một thanh thẳng theo một quy tắc nào đó.
6


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Nguyên lý hoạt động

7


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Phân loại Encoder
Absolute Encoder (Encoder tuyệt đối):
tín hiệu nhận được chỉ rõ ràng vị trí của
encoder mà không cần xử lý gì thêm.
Incremental Encoder (Encoder tương
đối): sau khi nhận được thông tin khi
đèn led chiếu đến 1 lỗ chúng ta phải lập
trình để thiết bị đo đếm lên 1.

8


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Hoạt động của Absolute Encode
 Encoder tuyệt đối xác định vị trí dựa
trên một dãy số nhị phân.
 Giả sử với dãy nhị phân 2 chữ số(2
bit),chúng ta xác định được 4 trạng
thái 00,01,10,11.Điều này đúng với
Encoder-2 bit,đĩa tròn được chia làm
4 phần bằng nhau và ta xác định
được chính xác ¼ vòng.
Ví dụ : Encoder – 2 bits
- Led 1 có,led 2 có : Chúng ta xác định
được encoder đang ở góc phần 4 thứ
nhất.Trạng thái 11.
- Led 1 không ,led 2 có : Chúng ta xác
định được encoder đang ở góc phần 4
thứ 3.Trạng thái 01.

Encoder 2 vòng
rãnh ( 2 bit)

9


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Hoạt động của Absolute Encode
 Với n chữ số tương ứng với n vòng
rãnh ta sẽ xác định được 2n trạng
thái.Tức xác định được 1/(2n ) vòng.
 Ví dụ với Encoder-8 bits :
- Ta xác định được 1 / 256 vòng.
- 256 là độ phân giải của Encoder.
 Tùy vào từng ứng dụng mà người ta
có thể thiết kế một bộ encoder với
cách sắp xếp các rãnh khác nhau

10


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Hoạt động của Incremental Encoder
 Lỗ định vị giúp xác
định chính xác số
vòng quay mà
Encoder đo được.
 Để biết được chiều
quay của đĩa, lắp
thêm 1 vòng rãnh so
le với vòng rãnh
ngoài của Encoder.
11


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Hoạt động của Incremental Encoder
 Nếu xung A từ mức cao

xuống mức thấp,mà lúc
đó xung B đang ở mức
cao, thì chúng ta xác
định được chiều chuyển
động từ phải sang trái.
 Khi xung A từ mức cao

xuống mức thấp,mà lúc
đó xung B đang ở mức
thấp,thì chúng ta xác
định được chiều chuyển
động từ trái sang phải.

12


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Ứng dụng của Encoder
 Xác định vị trí:
 Trong máy công nghiệp (CNC,
…)
 Đo góc quay:
 Trong khớp của cánh tay
robot.
 Đo quãng đường:
∆S = ∆V . ∆T
 Đo vận tốc:
 Trong các phương tiện giao
thông ( ô tô, mô tô, tàu điện,….)
 Robot tự hành

13


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Động cơ DC

14


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Một số động cơ DC

DC motor 12v
2 – 15 w
DC motor
LAK4200A 120 kW

DC motor 15kw
16


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Động cơ DC là gì?
 Động cơ DC là động cơ điện một chiều
 Động cơ điện là một thiết bị dùng để
chuyển đổi năng lượng điện sang năng
lượng cơ.
 Động cơ điện một chiều là động cơ điện
hoạt động với dòng điện một chiều.
15


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Cấu tạo của động cơ DC
 Động cơ DC gồm có stator
thường là một hoặc nhiều cặp
nam châm vĩnh cửu hoặc nam
châm điện
 Roto gồm nhiều cuộn dây và
được nối với nguồn một chiều
 Bộ phận chỉnh lưu bao gồm cổ
góp và một bộ chổi than tiếp xúc
với cổ góp nhằm mục đích đổi
chiều dòng điện trong khi roto
chuyển động quay.

17


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Định luật Lorentz
 Lực Lorentz (hay lực điện từ)
là lực do điện –từ trường tác
dụng lên hạt mang điện tích
(dòng điện).
 Lực điện từ tác dụng lên dòng
điện có hướng tuân theo quy
luật bàn tay trái Fleming’s Left
Hand Rule : Ngón trỏ chỉ theo
hướng từ trường B,ngón giữa
chỉ theo hướng dòng điện,thì
ngón cái đưa vuông có với
ngón trỏ và ngón giữa là hướng
của lực điện từ

18


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Nguyên lý hoạt động của động cơ DC

Từ trường của
roto và stator
cùng cực sẽ
đẩy nhau tạo
nên chuyển
động quay của
roto

Roto tiếp tục
quay do quán
tính

Bộ phận chỉnh lưu
sẽ đổi chiều dòng
điện sao cho từ
trường của roto
và stator cùng dấu
trở lại

19


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Đặc tính của động cơ DC
 Động cơ DC thông thường có vận tốc quay tỷ lệ với điện
áp đặt vào nó. Nên có thể điều khiển tốc độ động cơ dựa
bằng cách thay đổi điện áp đặt vào
 Động cơ DC kích từ nối tiếp có thể đạt được moment
cực đại khi vận tốc còn nhỏ,nó thường được dùng để kéo
đầu máy tàu điện ,hay khớp của robot công nghiệp.
Chiều quay của động cơ có thể thay đổi bằng cách đảo
chiều dòng điện vào.

20


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Điều khiển tốc độ động cơ DC
 Dùng điện trở thay đổi điện áp đặt :
Tổn hao lớn ,hiệu quả không cao
 Điều chế độ rộng xung (PWM) có tần
số không đổi ,thay đổi tỉ lệ thời gian bật
(on) và thời gian tắt (off) để thay đổi điện
áp trung bình đặt vào động cơ.Ví dụ với
nguồn 12V,tỉ lệ thời gian bật là 50%,thời
gian tắt 50% thì điện áp trung bình là 6 V.
Giảm tổn hao,dễ điều khiển bằng mạch
điện tử.
 Hãm động cơ :
Đấu ngược điện áp đặt để tạo ra
moment ngược.
Chập 2 đầu dây động cơ lại để tự hãm.

21


ĐH Công Nghệ – ĐH QGHN

Động cơ Servo
 Động cơ Servo là sự kết hợp
giữa động cơ DC và Encoder
thành động cơ có cơ cấu hồi
tiếp.
 Động cơ Servo có moment
xoắn cao so với kích thước của
nó,có thể cho vị trí góc chính
xác bằng cách cung cấp xung
theo phương pháp điều biên độ
xung.
 Độ rộng xung quyết định vị
trí góc của động cơ.

22


Thank You !

Designed by
Đỗ Lê An Phương
Kim Văn Điệp
Chu Quốc Mạnh

LOGO

www.themegallery.com



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×