Đang tải... (xem toàn văn)
Lời nói đầu Trong các ngành công nghiêp, công tác điều khiển vận hành các thiết bị theo một quy trình nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm đồng thời tiết kiệm chi phí sản xuất giữ một vị trí quan trọng. Với ưu điểm là điều khiển tốc độ động cơ dễ dàng, độ ổn định tốc độ cao nên động cơ một chiều đã được sử dụng khá phổ biến như: truyền động cho một số máy như máy nghiền, máy nâng, vận chuyển, điều khiển băng tải, điều khiển các robot…
Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN Đề Tài: Phân tích xây dựng hệ thống đo điều khiển tốc độ động Giáo Viên Bộ Môn : Hà Văn Phương Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Nhóm –Lớp TĐH2 K5 Sinh viên thực hành: 1Nguyễn Hồng Hải 2Nghiêm Thị Hằng 3Dương Xuân Hiếu 4Hoàng Văn Hiếu 5Nguyễn Thanh Hiếu(NT) 6Ninh Đắc Huân 7Lê Bá Hùng 8Lê Đình Hùng 9Ngô Quang Hưng 10Cao Xuân Hướng 11Nguyễn Văn Huy Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Lời nói đầu Trong ngành cơng nghiêp, cơng tác điều khiển vận hành thiết bị theo quy trình nhằm nâng cao hiệu sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm đồng thời tiết kiệm chi phí sản xuất giữ vị trí quan trọng Với ưu điểm điều khiển tốc độ động dễ dàng, độ ổn định tốc độ cao nên động chiều sử dụng phổ biến như: truyền động cho số máy máy nghiền, máy nâng, vận chuyển, điều khiển băng tải, điều khiển robot… Để đo tốc độ động chiều có nhiều phương pháp, tập lớn chúng em xin trình bày đo tốc độ động dùng encoder- loại cảm biến dùng để đo số vòng quay động gửi vi điều khiển để trực tiếp điều khiển tốc độ động theo ý muốn Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện giúp đỡ chúng em thầy Hà Văn Phương trực tiếp giảng dạy hướng dẫn chúng em làm tập lớn Mặc dù có nhiều cố gắng trình làm tập lớn, chưa có nhiều kinh nghiệm nên cịn có nhiều nhiều sai sót cách trình bày phần thể đồ án mong thầy, bạn góp ý bổ sung thêm Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Chúng em xin chân thành cảm ơn Mục Lục Phần 1:Phân tích cơng nghệ Phần 2: Cấu trúc hệ thống I Sơ đồ khối hệ thống II Các thiết bị cần dùng A Khối cảm biến Máy phát tốc Encoder B Khối xử lí C Khối hiển thị III Các thiết bị khác A Optocouplers B Động điện chiều C Rơ le trung gian Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Phần 3: Sơ đồ nguyên lí & kết luận… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Phần 1: Phân tích cơng nghệ Như biết điều kiện khoa học kỹ thuật kinh tế phát triển thi quy trình tự động hóa cơng nghiệp sản xuất thiếu Nó đóng vai trị quan trọng việc giúp tăng suất , tăng độ xác tăng hiệu sản xuất Trong vai trị khơng thể khơng nhắc đến qui trình tự động hóa :”Đo điều khiển tốc độ động cơ” Quy trình gồm phần là:”Đo” “Điều khiển”.Hiện thị trường có nhiều loại linh kiện khác ứng dụng cho việc đo điều khiển động chủ yếu phần đo sử dụng máy phát tốc encorder điều khiển dùng vi điều khiển dùng IC số Với loại linh kiện khác chúng có ưu, nhược điểm, giá thành khác Cơng nghệ sử dụng máy phát xung với độ xác bị ảnh hưởng nhiều sai số thiết bị đo, điện trở dây dẫn… sử dụng thiết bị đo khơng địi hỏi độ xác cao đo tốc độ xe máy, xe đạp điện… Bên cạnh cảm biến encoder với giá thành cao sử dụng công nghiệp với độ xác cao Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Phần 2: I:Sơ đồ khối hệ thống Bộ Nguồn Bộ Bộ nhập liệu Bộ Điều khiển hiển thị Motor Bộ Bộ đo XLTH lường Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Chức phận sơ đồ hệ thống 1, Bộ đo lường Bộ đo lường có tác dụng chuyển tín hiệu tốc độ động dạng điện dạng điện, có điện áp tần số … tỉ lệ với tốc độ động 2, Bộ xử lí tín hiệu Bộ xử lý tín hiệu có tác dụng: - Thu nhận tín hiệu phản hồi -Tiếp nhận tín hiệu từ người điều khiển -So sánh tín hiệu chuẩn với tín hiệu đưa vào đo lường -Đưa tín hiệu cho biến đổi lượng cấp cho động - Đưa tín hiệu hiển thị LCD LED 3,Bộ biến đổi Bộ biến đổi có tác dụng thay đổi giá trị nguồn để cấp cho động điện áp, dòng diện,tần số…dưới huy xử lý 4, Bộ nhập liệu Bộ nhập liệu bao gồm bàn phím,cơng tắc, nút ấn,… hệ thống mạng cơng nghiệp,máy tính để người giao tiếp với hệ thống Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN 5,Bộ hiển thị Là phận hiển thị thông số hệ thống LCD ,LED hoăc hình CRT 6,Motor động cần điều khiển 7, Bộ nguồn Bộ nguồn có tác dụng cung cấp điện áp cho điều khiển, xử lí, hiển thị,…điện áp cấp vào pha,1 chiều, pha,… II: Các thiết bị cần dùng A; Khối đo lường (cảm biến) Hiện có loại cảm biến thông dụng dùng để đo tốc độ động máy phát tốc encoder với ứng dụng khác Máy phát tốc Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Hình 2: Máy phát tốc II Encoder Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 10 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Sơ đồ máy điện chiều với phận kích từ song song Mạch từ máy điện cực Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 33 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Cuộn dây kích từ cực từ Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 34 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Cấu tạo cổ góp Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page 35 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Cấu tạo chổi than Máy điện chiều gồm phần mạch điện: mạch kích từ mạch phần ứng Mạch kích từ hay cịn hay gọi stator gồm phần tĩnh cuộn dây quấn quanh cực từ stator Số cực từ chẵn chúng xếp xen kẽ theo cực tính nam-bắc Cuộn kích từ, dịng điện thông lượng cực từ Các cuộn dây kích từ nối tiếp với Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 36 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Dịng điện cung cấp cho cuộn kích từ nhằm tạo từ thơng động Mạch kích từ khơng phải mạch tiêu thụ cơng suất nguồn động Mạch phần ứng mạch tiêu thụ cơng suất động nằm phần roto Các cuộn dây phần ứng đặt đặt rảnh phân bố bề mặt roto, độ rộng cuộn dây gọi bước cuộn Các cuộn dây phần mạch ứng nối với thành mạch kín, kết thúc cuộn bắt đầu cuộn kết thúc cuộn cuối bắt đầu cuộn đầu tiên, dòng chiều đưa vào hay lấy từ dây phần ứng thông qua chổi than tỳ lên cổ góp.Cổ góp kết cấu hình trụ bề mặt có nhiều phiến góp, số phiến góp số cuộn dây, chúng cách điện với mica b Nguyên lý hoạt động động chiều Khi đặt vào từ trường giây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lựcvào dòng điện làm dây dẫn chuyển động.Chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Đây ngun lý làm việc động nói chung Về động chiều : Từ trường động tạo từ cuộn dây gọi cuộn cảm hay cuộn kích từ Do stator động có đặt cuộn cảm nên thường gọi phần cảm.Từ trường cuộn cảm tạo tác dụng lực vào dây dẫn rotor đặt rảnh rotor có dịng điện chạy qua Cuộn dây gọi cuộn ứng Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua chổi than cổ góp.Phần rotor mang phần ứng nên gọi phần ứng Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 37 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Sơ đồ cấu tạo động chiều Giả sử dây dẫn cuộn ứng nửa rotor có dịng điện hướng vào dây dẫn cuộn ứng nửa rotor có dịng điện hướng hình vẽ Từ lực F tác dụng vào dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái tạo mômen làm rotor quay ngược chiều kim đồng hồ Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 38 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Khi động làm việc cuộn cảm tạo từ trường Φd dọc trục cực từ phân bố đối xứng với cực từ Mặt phẳng 00’ có đặt chổi than ,vừa mặt phẳng trung tính hình học mặt phẳng trung tính vật lý Đồng thời dịng điện cuộn ứng tạo từ trường riêng Φn hướng ngang trục cực từ Từ trường tổng động tính đối xứng dọc trục mặt phẳng trung tính vật lý quay góc β ( ngược chiều quay rotor) so với mặt phẳng trung tính hình học Dịng điện cuộn ứng lớn Фn mạnh đồng thời góc quay β lớn C,Rơle trung gian a Công dụng Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 39 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Rơle trung gian khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp tín hiệu tác động mạch điều khiển hay bảo vệ… Trong mạch điện, rơ le trung gian thường nằm hai rơle khác (vì điều nên có tên trung gian) Cuộn dây hút rơle trung gian thường cuộn dây điện áp khơng có khả điều chỉnh giá trị điện áp Do vậy,yêu cầu quan trọng rơle trung gian độ tin cậy tác động Phạm vi giá trị điện áp làm việc rơle trung gian thường Uđm + 15% Nguyên lý hoạt động rơle trung gian nguyên lý điện từ Bộ tiếp xúc (hệ thống tiếp điểm) rơle trung gian thường có số lượng tương đối lớn, thường lớn nhiều so với rơle dòng điện, rơle điện áp loại rơle khác Rơle trung gian làm việc mạch điều khiển nên có tiếp điểm phụ mà khơng có tiếp điểm Cường độ dịng điện qua tiếp điểm b Phân loại, ký hiệu Trong trình lắp ráp mạch điều khiển dùng rơle hay mạch điện tử công nghiệp,ta thường gặp số ký hiệu sau dùng cho rơle Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 40 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN + Ký hiệu SPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ : SINGLE POLE DOUBLE THROW, rơle mang ký hiệu thường có cặp tiếp điểm thường đóng cặp tiếp điểm thường mở , hai cặp tiếp điểm có đầu chung với + Ký hiệu DPDT: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ : DOUBLE POLED OUBLE THROW, rơle mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường đóng hai cặp tiếp điểm thường Các tiếp điểm liên kết thành hai hệ thống, hệ thống bao gồm cặp tiếp điểm thường đóng thường mở có đầu chung + Ký hiệu SPST: Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ : SINGLE POLE SINGLE THROW, rơle mang ký hiệu có cặp tiếp điểm thường mở + Ký hiệu DPST: Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 41 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Ký hiệu viết tắt từ thuật ngữ : DOUBLE POLE SINGLE THROW, rơle mang ký hiệu gồm có hai cặp tiếp điểm thường mở Ngoài ra, rơle lắp tủ điều khiển thường đặt đế chân ra.Tùy theo số lượng chân ra, ta có kiểu đế chân khác nhau:đế chân,đế 11 chân Cấu tạo nguyên lý làm việc Rơle trung gian gồm: Mạch từ nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (5A), vỏ bảo vệ chân tiếp điểm Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page 42 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page 43 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Nguyên lý hoạt động Rơle trung gian tương tự nguyên lý hoạt động Contactor Khi cấp điện áp giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây rơle trung gian (ghi nhãn), lực điện từ hút mạch từ kín lại,hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái trì trạng thái (tiếp điểm thường đóng mở ra, tiếp điểm thường mở đóng lại) Khi ngừng cấp nguồn, mạch từ hở,hệ thống tiếp điểm trở trạng thái ban đầu Điểm khác biệt Contactor rơle trung gian tóm tắt sau: - Trong rơle trung gian có loại tiếp điểm có khả tải dịng điện nhỏ ,sử dụng cho mạch điều khiển (tiếp điểm phụ ) Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 44 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN - Trong rơle có loại tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở, nhiên tiếp điểm khơng có buồng dập hồ quang (khác với hệ thống tiếp điểm Contactor hay CB) Sơ đồ mạch nguyên lí & kết luận Từ sơ đồ mạch ngun lí ta hiểu ngun tắc hoạt động hệ thống linh kiện Sơ đồ mô phần mềm mơ proteus Tính thực tế phương hướng phát triển tập: Với thiết kế hệ thống đo điều khiển tốc độ động giúp cho chúng em hiểu nguyên lí hoạt động số loại cảm biến đặc biệt encoder Tuy nhiên lần đầu làm tập lớn nên chúng em cịn nhiều thiếu sót q trình trình bày.Cho nên chúng em muốn có thêm đóng góp ý kiến thầy ,cơ giáo bạn để hồn thiện tốt có kinh nghiệm cho tập sau Chúng em xin trân thành cảm ơn! Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page 45 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Bài tập lớn mơn Đo lường cảm biến Page 46 Nhóm lớp Tự Động Hóa K5 ĐHCNHN Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến Page 47 ... điều khiển tốc độ động dễ dàng, độ ổn định tốc độ cao nên động chiều sử dụng phổ biến như: truyền động cho số máy máy nghiền, máy nâng, vận chuyển, điều khiển băng tải, điều khiển robot… Để đo. .. đo tốc độ động chiều có nhiều phương pháp, tập lớn chúng em xin trình bày đo tốc độ động dùng encoder- loại cảm biến dùng để đo số vòng quay động gửi vi điều khiển để trực tiếp điều khiển tốc độ. .. hoạt động hệ thống linh kiện Sơ đồ mô phần mềm mơ proteus Tính thực tế phương hướng phát triển tập: Với thiết kế hệ thống đo điều khiển tốc độ động giúp cho chúng em hiểu nguyên lí hoạt động