Tải bản đầy đủ

Chuyên đề cơ điện tử điều khiển tốc độ động cơ bước

LỜI NÓI ĐẦU
Việt Nam ta ngày một giàu giàu mạnh và đã tạo ra nhiều bước ngoặc đáng kể để
thay đổi đất nước tạo cơ hội cho chúng ta nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế
giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật. Vì vậy thế hệ trẻ cần phấn đấu
không ngừng học hỏi để ko lạc hạu so với các nước trên thế giới.Việc nghiên cứu
các chuyên đề về kĩ thuật giúp chúng ta nắm bắt rõ hơn về công nghệ và tạo nền
tảng vững chắc cho sinh viên trong quá trình học tập và làm việc.
Hiện nay hầu hết các nhà máy, xí nghiệp đều sử dụng rộng rãi các loại động cơ
trong quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và chât lượng sản phẩm. Vì vậy,
nhóm em đã chọn đề tài “nghiên cứu điều khiển tốc độ động cơ bước”. Đây là một
đề tài có tính ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhưng không quá xa lạ với mọi người
được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong dân dụng. Ví dụ như: máy tính,
máy in, đầu DVD, CD, rót nước tự động, băng tải,...
Nội dung báo cáo nghiên cứu những vấn đề và khái niệm cơ bản như cấu tạo, phân
loại, nguyên tắc điều khiển động cơ, ứng dụng của hệ truyền động động cơ bước.
Thông qua những quan sát, tìm hiểu thực tế, kiến thức được học trên lớp cùng với
sự hướng dẫn của giảng viên chúng em có những cơ sở nghiên cứu đề tài một cách
khách quan nhất. Bên cạnh đó cũng không thể tránh những hạn chế về trình độ nên
còn sai sót mong nhận được sự góp ý từ thầy để chúng em có thể hiểu rõ nhất về đề
tài của mình. Đề tài của chúng em sẽ được trình bày qua 3 mục
*Đặt vấn đề

*Nội dung nghiên cứu và kết quả
*Kết luận và kiến nghị


CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong điều khiên kĩ thuật số, động cơ bước là cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu
bởi nó có thể thực hiện các lệnh đưa ra dưới dạng số. Các nước có nền kĩ thuật phát
triển trên thế giới như Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc,.. là những nước chế tạo nhiều
động cơ bước, trong đó chủ yếu là 2 loại 2 cuộn, 4 cuộn, 5 cuộn dây pha. Chúng
được sủ dụng ngày càng rộng rãi trong hệ thống tự động, điều khiển từ xa và nhiều
thiết bị điện tử khác, nổi bật là trong các lĩnh vực: điều khiển đọc ổ cúng, ổ mềm, và
máy in trong hệ máy tính, điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang
học, điều khiển vị trí trong hệ quang phức tạp, điều khiển bắt, bám mục tiêu trong
các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong quá trình gia công, cắt gọt, điều khiển
các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay,...
Hiện nay ở nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước, do đó việc ứng dụng các thành tựu khoa học và kĩ thuật trên thế giới vào
trong quá trình sản xuất và đời sống là thực sự cần thiết. Vì vậy việc nghiên cứu về
động cơ bước đang là một trong những đề tài được chú trọng đầu tư và phát triển tại
Việt Nam. Do còn những hạn chế về mặt kĩ thuật nên và trình độ nên việc nghiên
cứu vẫn còn gặp một số trở ngại để ứng dụng vào đời sống thực tiễn.

Việc ứng dụng rộng rãi động cơ bước đã góp phần mang lại những lợi ích to lớn
như nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng cuộc sống, thúc đẩy nhanh
quá trình phát triển của mỗi quốc gia, là nền tản của việc phát triển khoa học kĩ
thuật.


Nhận thấy những lợi ích và ứng dụng to lớn của động cơ bước như vậy nên nhóm
chúng em đã lựa chọn đề tài này để nghiên cứu nhằm tạo ra cơ hội được tìm hiểu kĩ
về động cơ bước để có được nền tảng kiến thức đáp ứng cho việc nghiên cứu và làm
việc sau này.
Do thời gian có hạn và những hạn chế về mặt kiến thức nên nhóm chúng em chỉ tìm
hiểu về khái niệm cơ bản như cấu tạo, phân loại, nguyên tắc điều khiển động cơ,
ứng dụng của hệ truyền động động cơ bước.
Qua những quan sát và tìm hiểu thực tế trong sản xuất và trong đời sống cùng với
đó là kiến thức được thầy hướng dẫn trên lớp nhóm chúng em sẽ cố gắng đưa ra
những mặt kiến thức sâu và chính xác nhất của đề tài


CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC
- Khái niệm:
Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dùng bộ chuyên
mạch. Cụ thể, các mẫu trong động cơ là Stator và Rotor là nam châm vĩnh cửu hoặc
trong trường hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng làm bằng vật liệu
nhẹ có từ tính. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên ngoài bộ điều khiển,
và đặc biệt các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để động cơ có thể giữ
nguyên bắt kỳ vị trí cô định nào cũng như là quay đến bắt kỳ vị trí nào.
Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh, cho phép chúng
quay khá nhanh, và với một bộ điều khiển thích hợp, chúng có thê khởi động và
dừng lại dễ dàng ở vị trí bất kỳ nào đó.
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa
số các động cơ điện thông thường. Thực chất nó là một động cơ đồng bộ dùng để
biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các
chuyền động góc quay hoặc chuyền động của rotor có khả năng cô định rô to ở
những vị trí cần thiết.
- Nguyên lý hoạt động của động cơ bước:
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ
chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số
nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như
chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số
chuyển đổi.
- Cấu tạo của động cơ bước:
Động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều
không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
- Ứng dụng của động cơ bước:


Động cơ bước có thể được dùng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản,những
hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiến gia tốc với tải trọng tĩnh, nhưng khi
tải trọng thay đổi hoặc điều khiến ở gia tốc lớn, người ta vẫn dùng hệ điều khiển
vòng kín với động cơ bước. Nếu một động cơ bước trong hệ điều khiển vòng mở
quá tải, tất cả các giá trỊ về vị trí của động cơ đều bị mắt và hệ thống phải nhận diện
lại; servo motor thì không xảy ra vấn đề này.
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành
đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.

Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng
dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều
khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu
khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các
thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay...

Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ
đĩa mềm, máy in...

2.2 Phân loại và đặc điểm của động cơ bước
2.2.1 Phân loại
Xét về câu tạo động cơ bước có 3 loại chính:
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Động cơ bước biến trở từ
Động cơ bước lai (động cơ bước hỗn hợp)
Về cơ bản động cơ bước lai không khác biệt gì với động cơ nam châm vĩnh cửu
Nếu mất đi nhãn trên động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ biến trở từ, chúng
ta vẫn có thế phân biệt hai loại động cơ này bằng cảm giác mà không cần cấp điện
cho chúng. Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như có các nắc khi bạn dùng tay


xoay nhẹ rotor của chúng, trong khi động cơ biến từ trở thì dường như xoay tự do
(mặc dù cảm thấy chúng cũng có những nắc nhẹ bởi sự giảm từ tính trong rotor). Ta
cũng có thê phân biệt hai loại động cơ này bằng ohm kế. Động cơ biến từ trở
thường có 3 mấu, với một dây về chung, trong khi đó, động cơ nam châm vĩnh cửu
thường có hai mắấu phân biệt, có hoặc không có nút trung tâm. Nút trung tâm được
dùng trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực.
Động cơ bước phong phú về góc quay. Các động cơ kém nhất quay 90 độ mỗi bước,
trong khi đó các động cơ nam châm vĩnh cửu xử lý cao thường quay 1.8 đến 0.72 độ
mỗi bước. Với một bộ điều khiến, hầu hết các loại động cơ nam châm vĩnh cửu và
hỗn hợp đều có thế chạy ở chế độ nửa bước, và một vài bộ điều khiến có thê điều
khiến các phân bước nhỏ hơn hay còn gọi là vi bước.
Đối với cả động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ biến từ trở, nếu chỉ một mẫu
của động cơ được kích, rotor (ở không tải) sẽ nhảy đến một góc cố định và sau đó
giữ nguyên ở góc đó cho đến khi moment xoắn vượt qua giá trị moment xoắn giữ
(hold torque) của động cơ.

2.2.2 Đặc điểm của từng loại động cơ bước
2.2.2.1 Động cơ nam châm vĩnh cửu
Động cơ nam châm vĩnh cửu lại được chia làm 3 loại: Kiểu đơn cực, kiểu lưỡng
cực, kiêu nhiều pha.
A, Kiểu đơn cực

Hình 1 Động cơ nam châm vĩnh cửu kiểu đơn cực


Động cơ bước đơn cực, cả nam châm vĩnh cửu và động cơ hỗn hợp, với 5, 6 hoặc 8
dây ra thường được quân như sơ đô hình 1, với một đâu nôi trung tâm trên các cuộn.
Khi dùng, các đâu nôi trung tâm thường được nôi vào cực dương nguôn câp, và hai
đâu còn lại của môi mâu lân lượt nôi đât đê đảo chiêu từ trường tạo bởi cuộn đó.
Mẫu 1 năm ở cực trên và dưới của stator, còn mẫu 2 nằm ở hai cực bên phải và bên
trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen
kẽ trên vòng tròn. Để xử lý góc bước ở mức độ cao hơn, rotor phải có nhiều cực đối
xứng hơn. Động cơ 30 độ mỗi bước trong hình là một trong những thiết kế động cơ
nam châm vĩnh cửu thông dụng nhất, mặc dù động cơ có bước I5 độ và 7.5 độ là
khá lớn. Người ta cũng đã tạo ra được động cơ nam châm vĩnh cửu với mỗi bước là
1.8 độ và với động cơ hỗn hợp mỗi bước nhỏ nhất có thể đạt được là 3.6 độ đến 1.8
độ, còn tốt hơn nữa, có thê đạt đến 0.72 độ.
Như trong hình, dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mẫu 1 đến đầu a tạo ra cực
Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở mẫu bị
ngắt và kích mẫu 2, rotor sẽ quay 30 độ, hay I bước. Để quay động cơ một cách liên
tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mẫu của đông cơ theo dãy:
Mấu la 1000100010001000100010001 Mắu 1a 1100110011001100110011001
Mấu Ib 0010001000100010001000100 Mắu 1b 0011001100110011001100110 Mấu
2a 0100010001000100010001000 Mắu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b
0001000100010001000100010 Mắu 2b 1001100110011001100110011
Thời gian -->

Thời gian -->

Nhớ rằng hai nửa của một mẫu không bao giờ được kích cùng một lúc. Cả hai dãy
nêu trên sẽ quay một động cơ nam châm vĩnh cửu một bước ở mỗi thời điểm. Dãy
bên trái chỉ cấp điện cho một mẫu tại một thời điểm, như mô tả trong hình trên. Vì
vậy, nó dùng ít năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho cả hai mẫu một
lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoắn lớn hơn dãy bên trái 1.4 lần trong khi
phải cấp điện gấp 2 lần.


Vị trí bước được tạo ra bởi hai chuỗi trên không giống nhau; kết quả, kết hợp 2
chuỗi trên cho phép điều khiển nửa bước, với việc dừng động cơ một cách lần lượt
tại những vị trí đã nêu ở một trong hai dãy trên. Chuỗi kết hợp như sau:
Mẫu la 11000001110000011100000111 Mẫu Ib 00011100000111000001110000
Mẫu 2a 01110000011100000111000001 Mẫu 2b 00000111000001110000011100
Thời gian -->

Hình 2 Hình minh họa cấp xung điều khiển
B, Kiểu đơn cực
Động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc hỗn hợp lưỡng cực có cầu trúc cơ khí giống y
như động cơ đơn cực, nhưng hai mẫu của động cơ được nối đơn giản hơn, không có
đầu trung tâm. Vì vậy, bản thân động cơ thì đơn giản hơn, nhưng mạch điều khiến
để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thì phức tạp hơn.
Minh hoạ ở hình 3 chỉ ra cách nối động cơ, trong khi đó phần rotor ở đây giống y
như ở hình 1 Mạch điều khiển cho động cơ đòi hỏi một mạch điều khiển cầu H cho
mỗi mẫu. Tóm lại, một cầu H cho phép cực của nguôn áp đến mỗi đầu của mẫu
được điều khiển một cách độc lập. Các dãy điều khiển cho mỗi bước đơn


của loại động cơ này được nêu bên dưới, dùng + và - đê đại diện cho các cực của
nguôn áp được áp vào môi đâu của động cơ:
Đầu la + --- + --- + --- + ---

++ -- ++ -- ++ -- ++ -- + --

Đầu 1b -- + --- + --- + --- + -

-- ++ -- ++ -- ++ -- ++ -- +

Đầu 2a - + --- + --- + --- + --

- ++ -- ++ -- ++ -- ++ -- + -

Đầu 2b --- + --- + --- + --- +

+-- ++ -- ++ -- ++ -- ++ -- +

thời gian -->

Hình 3 Cách nối động cơ

Chú ý rằng những dãy này giống như trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực, ở
mức độ lý thuyết, và răng ở mức độ mạch đóng ngắt cầu H, hệ thống điều khiến cho
hai loại động cơ này là giông nhau.
Để phân biệt một động cơ nam châm vĩnh cửu hai cực với những động cơ 4 dây
biến từ trở, đo điện trở giữa các cặp dây. Chú ý là một vài động cơ nam châm vĩnh
cửu có 4 mắu độc lập, được xếp thành 2 bộ. Trong mỗi bộ, nếu hai mẫu được nối
tiếp với nhau, thì đó là động cơ hai cực điện thế cao. Nếu chúng được nỗi song
song, thì đó là động cơ hai cực dùng điện thế thấp. Nếu chúng được nồi tiếp với một
đầu trung tâm, thì dùng như với động cơ đơn cực điên thế thấp.
C, Kiểu nhiều pha


Hình 4 Các pha và cách nối dây của động cơ bước 5 pha thành 5 đầu ra

Một bộ phận các động cơ không được phố biến như những loại trên đó là động cơ
nam châm vĩnh cửu mà các cuộn được quấn nối tiếp thành một vòng kín như hình 1
Thiết kế phô biến nhất đối với loại này sử dụng dây nối 3 pha và 5 pha. Bộ điều
khiển cần 1⁄2 cầu H cho mỗi một đầu ra của động cơ, nhưng những động cơ này có
thê cung cấp moment xoắn lớn hơn so với các loại động cơ bước khác cùng kích
thước. Một vài động cơ 5 pha có thể xử lý cấp cao để có được bước 0.72” (500
bước mỗi vòng). Với một động cơ 5 pha như trên sẽ quay mười bước mỗi vòng
bước, như trình bày dưới đây:
Đầu I +++ ----- +++++----- ++
Đầu 2 -- +++++---- +++++--Đầu 3 + - - - - - +++++----- ++++
Đầu 4+ ++++---- +++++----Đầu 5 ----+ + +++---- +++++thời gian -->


Ở đây, giống như trong trường hợp động cơ hai cực, mỗi đầu hoặc được nối vào cực
dương hoặc cực âm của hệ thống cấp điện động cơ. Chú ý rằng, tại mỗi bước, chỉ có
một đầu thay đối cực. Sự thay đối này làm ngắt điện ở một mấu nối vào đầu đó (bởi
vì cả hai đầu của mấu có cùng điện cực) và áp điện vào một mấu đang trong trạng
thái nghỉ trước đó. Hình dạng của động cơ được đề nghị như hình 4, dãy điều khiển
sẽ điều khiến động cơ quay 2 vòng. Đề phân biệt động cơ 5 pha với các loại động
cơ có 5 dây dẫn chính, cần nhớ rằng, nếu điện trở giữa 2 đầu liên tiếp của một động
cơ 5 pha là R, thì điện trở giữa hai đầu không liên tiếp sẽ là 1.5R.
Và cũng cần ghi nhận răng một vài động cơ 5 pha có 5 mẫu chia, với 10 đầu dây
dẫn chính. Những dây này có thể nối thành hình sao sử dụng mạch điều khiến gồm
5 nửa cầu H, nói cách khác mỗi mắu có thê được điều khiển bởi một vòng cầu H
đầy đủ của nó. Đề tránh việc tính toán lý thuyết với các linh kiện điện tử, có thể
dùng chip mạch cầu tích hợp đầy đủ đề tính toán gần đúng.
2.2.2.2 Động cơ bước biến trở từ

Hình 5
Nếu motor có 3 cuộn dây, được nói như trong biểu đồ hình 5, với một đầu nối chung
cho tất cả các cuộn, thì nó chắc hăn là một động cơ biến từ trở. Khi sử dụng, dây nôi
chung (C) thường được nối vào cực dương của nguồn và các cuộn được kích theo
thứ tự liên tục. Dấu thập trong hình 5 là rotor của động cơ biến từ trở quay 30 độ
mỗi bước. Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực, mỗi cuộn quân
quanh hai cực đối diện. Khi cuộn Ï được kích điện, răng X của rotor bị hút vào cực
1. Nếu dòng qua cuộn 1 bị ngắt và đóng dòng qua cuộn 2, rotor sẽ quay 30 độ theo


chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2. Để quay động cơ này một cách liên
tục, chúng ta chỉ cần cấp điện liên tục luân phiên cho 3 cuộn. Theo logic đặt ra,
trong bảng dưới đây l có nghĩa là có dòng điện đi qua các cuộn, và chuỗi điều khiến
sau sẽ quay động cơ theo chiều kim đồng hồ 24 bước hoặc 2 vòng:
Cuộn I 1001001001001001001001001
Cuộn 2 0100100100100100100100100
Cuộn 3 0010010010010010010010010
thời gian -->
Hình dạng động cơ được mô tả trong hình 2.1, quay 30 độ mỗi bước, dùng số răng
rotor và số cực stator tôi thiểu. Sử dụng nhiều cực và nhiều răng hơn cho phép động
cơ quay với góc nhỏ hơn. Tạo mặt răng trên bề mặt các cực và các răng trên rotor
một cách phù hợp cho phép các bước nhỏ đến vài độ.
2.2.2.3 Động cơ bước lai

Hình 6
Về cấu tạo kết hợp cả 2 loại trên, phát huy được ưu điểm của 2 loại. Rotor cho động
cơ bước lai có nhiều răng , giống như loại từ thông thay đổi, chứa lõi từ hóa tròn
đồng tâm xoay quanh trục của nó.
Có moomen hãm khi ngắt điện,có mômen giữ và mômen quay lớn, hoạt động với
tốc độ cao và có số bước lớn.


2.3 Đặc điểm của hệ truyền động điện động cơ bước

Hệ truyền động động cơ bước có 5 đặc điểm cơ bản:
1. Không chỗi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chỗi than làm tôn hao năng
lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gây nguy hiểm.
2.Tạo được mômen giữ: Một vẫn đề khó trong điều khiến là điều khiển động cơ ở
tốc độ thấp mà vẫn giữ được mômen tải lớn. Động cơ bước là thiết bị làm việc tốt
trong vùng tốc độ nhỏ. Nó có thể giữ được mômen thậm chí cả vị trí nhừ vào tác
dụng hãm lại của từ trường rotor.
3. Điều khiển vị trí theo vòng hở: Một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta có thể
điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà không cần đến phản hồi vị trí như
các động cơ khác, không phải dùng đến encoder hay máy phát tốc (khác với servo).
4. Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnh hưởng tới chất
lượng điều khiến. Với động cơ bước, tốc độ quay của rotor không phụ thuộc vào tải
(khi vẫn nằm trong vùng momen có thể kéo được). Khi momen tải quá lớn gây ra
hiện tượng trượt, do đó không thê kiểm soát được góc quay.
5. Đáp ứng tốt: Dộng cơ bước có thể đáp ứng tốt khi khởi động, dừng và đảo chiều
quay một cách dễ dàng.
2.4 Nguyên lý hoạt động và mạch điều khiển
2.4.1 Nguyên lý hoạt động

Khác với động cơ đồng bộ bình thường, rôto của động cơ bước không có cuộn dây
khởi động mà nó được khởi động bàng phương pháp tân sô.Rôto cửa động cơ bước
có thê được kích thích (rôto tích cục) hoặc không được kích thích (rôto thụ động).


Hình 7 Sơ đồ nguyên lý đông cơ bước m pha với rôto có 2 cực (2p=2) và không
được kích thích.

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiến học. Chúng làm việc nhờ các bộ
chuyền mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiến vào sfato theo thứ tự và một tần số
nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyên mạch, cũng như
chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thử tự chuyển đôi và tần số
chuyển đối.

Hình 8 Hình minh họa thứ tự cấp điện các cuộn dây và các bước
2.4.2 Điều khiến tốc độ và chiều quay của động cơ bước

Động cơ bước thường quay theo các bước xác định vì vậy mà nó thường sử dụng
chủ yếu để điều khiến thích nghi nghĩa là tốc độ quay biến đổi liên tục,thậm chí


động cơ bước phải dừng và đứng yên ở vị trí bám sát.với lẽ đó,vận tốc quay của
động cơbước thường luôn được hiểu là vận tốc trung bình Vtb

f : tần số dịch bước (f=n/t ,trong t giây ta thực hiện n lần dịch bước mỗi lần dịch 1
bước)
: là góc của 1 bước của động cơ
Từ công thức ta thấy Việc điều khiến động cơ bước được thực hiện băng cách thay
đổi tần số dịch bước f.lưu ý rằng tần số dịch bước f trong trường hợp tổng quát
không đồng nhất với tần số các xung điều khiển,mà nó là tổ hợp của sự biến đổi các
trạng thải của cá xung điều khiển đó và việc điều khiển này được thực hiện bởi bộ
vi xử lý. Vận tốc tức thời và vận tốc trung bình trên đô thị mô men -vận tốc phải
nhỏ hơn vận tốc cực đại v„ụạ„ thì mô men động cơ mới giữ mức cực đại
Chiều quay của động cơ. bước phụ thuộc vào thứ tự chuyên dịch các bước(thứ tự
chuyển dịch các trạng thái cấp điện của các cuộn dây).Chăng hạn ,rô to đang ở vị trí
bước thứ n;nếu ta cấp điện sao cho nó chuyền sang vị trí bước thứ (n+1) thì động cơ
quay phải; nếu ta cấp điện sao cho rô to chuyên sang vị trí bước thứ(n-1) thì động
cơ quay trái. việc phát xung để cấp điện do bộ xử lý điều khiển
Với động cơ 2pha,điều khiển cả bước có 4 trạng thái cấp điện,nếu điều khiển nửa
bước sẽ có 8 trạng thái cấp điện.với động cơ 4 pha được cấp xung] cực thì cũng có 4
và 8 trạng thái như trên cho 2 trường hợp điều khiển cả bước và nửa bước.bảng sau
cả bước có 4 trạng thái 1,3,5,7 hoặc 2,4,6,8.cả bước có cả 8§ trạng thái của động cơ
4 pha
2.5 Các chế độ hoạt động
Động cơ bước hoạt động ở 3 chế độ: Full step, haÏlf step và micro step


Chế độ full step

Động cơ bước tiêu chuẩn có rotor 200 răng , hoặc 200 full step cho mỗi trục xoay
của động cơ. Chia 200 bước cho 360 ° 's sẽ được một góc full step 1,8 °. Thông
thường, chế độ full step được thực hiện băng cách tiếp điện cho theo thứ tự liên tiếp
theo số chăn cuộn dây hoặc số lẻ cuộn dây, trong khi duy trì dòng thay đôi. Về cơ
bản mỗi đầu vào từ trình điều khiển tương đương một bước.
Chế độ half step

Half step đơn giản chỉ có nghĩa là động cơ quay ở 400 bước mỗi vòng. Trong chế độ
này, một trong những cuộn dây được tiếp điện và sau đó hai cuộn dây được tiếp
điện thay phiên ( đây cách cấp điện theo thứ tự số lẻ cuộn dây rồi tới số chãn cuộn
dây hoặc ngược lại), làm các cánh quạt xoay ở nửa khoảng cách, hoặc 0,9 ° 1s, (Các
tác dụng tương tự có thể đạt được bằng cách điều khiển ở chế độ full step với 400
bước cho môi vòng xoay động cơ). Tuy nhiên, nửa bước là một giải pháp thực tế
hơn trong các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù nó cung cấp mô-men xoắn hơi ít hơn.
Chế độ nửa bước giảm số lượng "sự tăng vọt" vốn có trong vận hành chế độ full
step.
Chế độ micro step

Công nghệ vi bước điều khiến dòng điện tại các cuộn dây đến một mức độ mà số vị
trí giữa các cực được chia nhỏ hơn nữa. Bộ điều khiến vi bước AMS có khả năng
luân phiên tại 1 /256 của một bước (mỗi bước) tương ứng với 51.200 bước mỗi
vòng xoay (đối với dòng động cơ 1,8 độ). Vi bước thường được sử dụng trong các
ứng dụng đòi hỏi phải định vị chính xác và sự chuyển hóa tốt hơn nhiều tốc độ.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×