Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN 3 : THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: BÙI THỊ KIM THOA Nhóm sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Đức Mạnh 2.Nguyễn Đức Minh 3.Nguyễn Văn Thao Khóa : 20092013 Nghành đào tạo : ĐiệnĐiện tử Tên đề tài: nghiên cứu ,chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ bước và đảo chiều động cơ Thời lượng: 2 tín chỉ Thời gian thưc hiện: 8 tuần Nội dung cần hoàn thành: 1. Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo theo đúng tiến độ. 2. Nghiên cứu ứng dụng thực tế của thiết bị, đề ra phương án thiết kế, chế tạo. 3. Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch. 4. Tính toán, lựa chọn các linh kiện. 5. Quy trình thưc hiện chế tạo hoàn thiện. 6. Quyển thuyết minh và các bản vẽ, Folie mô tả đầy đủ nội dung đề tài. Lời nói đầu Hiện nay nghành kỹ thuật điện –điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong thực tiễn ứng dụng cuộc sống .bộ môn công nghệ điện –điện tử được đưa vào giảng dạy rộng rãi ở các trường đại học kỹ thuật trong cả nước ,tuy nhiên những ứng dụng của kỹ thuật điện –điện tử vẫn chưa được khai thác triệt để trong nước .và một trong những ứng dụng quan trọng đó là ứng dụng của điều khiển động cơ bước ,nó sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong các nghành kĩ thuật như tự động hóa ,điều khiển robot . trong quá trình tham gia học tập tại trường ĐHSPKT Hưng Yên được sự chỉ đạo của nhà trường của khoa điện –điện tử ,đặc biệt là sự chỉ đạo ,hướng dẫn trực tiếp của cô giáo giao cho đề tài đồ án môn học :”mạch điều khiển tốc độ động cơ bước và đảo chiều quay động cơ “.Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài của mình Nội dung đề tài thực hiện gồm những phần sau : 1.phân tích một số linh kiện điện tử cơ bản 2.phân tích sơ đồ 3.thiết kế và chế tạo đảm bảo yêu cầu : Trong nội dung đề tài này chỉ trình bày phương pháp thiết kế dựa trên cơ Sở lý thuyết . với kiến thức còn hạn chế ,kinh nghiện chưa Tích lũy được nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót .Rất mong được sự Đóng góp ý kiến của thầy giáo ,cô giáo và các bạn để đề tài của chúng Em được hoàn thiện hơn
ĐỒ ÁN 3 : THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: BÙI THỊ KIM THOA Nhóm sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Đức Mạnh 2.Nguyễn Đức Minh 3.Nguyễn Văn Thao Khóa : 2009-2013 Nghành đào tạo : Điện-Điện tử Tên đề tài: nghiên cứu ,chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ bước và đảo chiều động cơ Thời lượng: 2 tín chỉ Thời gian thưc hiện: 8 tuần Nội dung cần hoàn thành: 1. Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo theo đúng tiến độ. 2. Nghiên cứu ứng dụng thực tế của thiết bị, đề ra phương án thiết kế, chế tạo. 3. Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch. 4. Tính toán, lựa chọn các linh kiện. 5. Quy trình thưc hiện chế tạo hoàn thiện. 6. Quyển thuyết minh và các bản vẽ, Folie mô tả đầy đủ nội dung đề tài. Page 1 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao Lời nói đầu Hiện nay nghành kỹ thuật điện –điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong thực tiễn ứng dụng cuộc sống .bộ môn công nghệ điện –điện tử được đưa vào giảng dạy rộng rãi ở các trường đại học kỹ thuật trong cả nước ,tuy nhiên những ứng dụng của kỹ thuật điện –điện tử vẫn chưa được khai thác triệt để trong nước .và một trong những ứng dụng quan trọng đó là ứng dụng của điều khiển động cơ bước ,nó sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong các nghành kĩ thuật như tự động hóa ,điều khiển robot . trong quá trình tham gia học tập tại trường ĐHSPKT Hưng Yên được sự chỉ đạo của nhà trường của khoa điện –điện tử ,đặc biệt là sự chỉ đạo ,hướng dẫn trực tiếp của cô giáo giao cho đề tài đồ án môn học :”mạch điều khiển tốc độ động cơ bước và đảo chiều quay động cơ “.Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài của mình Nội dung đề tài thực hiện gồm những phần sau : 1.phân tích một số linh kiện điện tử cơ bản 2.phân tích sơ đồ 3.thiết kế và chế tạo đảm bảo yêu cầu : Trong nội dung đề tài này chỉ trình bày phương pháp thiết kế dựa trên cơ Sở lý thuyết . với kiến thức còn hạn chế ,kinh nghiện chưa Tích lũy được nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót .Rất mong được sự Đóng góp ý kiến của thầy giáo ,cô giáo và các bạn để đề tài của chúng Em được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Page 2 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Giáo viên BÙI THỊ KIM THOA Page 3 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao Hưng yên . ngày …tháng…năm … MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 Nhận xét của giáo viên 3 Lí do chọn đề tài 5 Mục tiêu chọn đề tài 5 Kế hoạch thực hiện đề tài 5 PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ DÙNG TRONG MẠCH 1. Điện trở 6 2.Biến trở 10 3. Tụ điện 11 4.Diode 13 5.IC Ne555 74192.74138,7414 và tip 41 17 6.Động cơ bước 24 PHẦN 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH. 1. Thiết kế mạch 29 2. Nguyên lí hoạt động 32 PHẦN 3 : KẾT LUẬN 34 Page 4 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao MỞ ĐẦU 1.1Lý do chọn đề tài -Mạch điều khiển động cơ bước là sự kết hợp của môn học kĩ thuật số và truyền động điện . sơ đồ mạch khá là đơn giản . những phần tử trong mạch được bán rất nhiều trên thị trường , giá thành rẻ và đặc biệt ứng dụng của mạch là rất cao Mạch điều khiển 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 1. 2 Mục tiêu của đề tài -Tìm hiểu nguyên lý, chức năng và tác dụng của động cơ bước . -Tìm hiểu được các chức năng, tác dụng của cá linh kiện thiết bị điện tử. -Hoàn thành sản phẩm là mạch điều khiển động cơ bước :quay thuận ,quay nghịch và quay nhanh ,quay chậm . -Rèn luyện cho sinh viên cách tự học, đi đôi với thực hành và khả năng Làm việc theo nhóm 1.3Kế hoạch thực hiện -Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết chung của mạch điều khiển động cơ bước . Bao gồm nguyên tắc hoạt động của mạch và một số mạch để đưa ra lựa chọn tốt cho đề tài làm đồ án. -Bước 2: Tìm hiểu về các linh kiện, thiết bị điện tử sử dụng trong mạch trên , từ đó tính toán lựa chọn các linh kiện, thiết bị đạt yêu cầu sử dụng trong mạch. -Bước 3: Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm vẽ mạch professional,Eagle 4.14 từ đó đưa ra cách vẽ mạch điều khiển động cơ bước và hoàn thành bản mạch in của mạch . Page 5 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao -Bước 4: Sau đã có bản mạch in tiến hành thi công hoàn thành sản phẩm Phần 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1. ĐIỆN TRỞ - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn. - Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức: R = . Trong đó: R là điện trở. Đơn vị là Ω là điện trở suất. L là chiều dài dây dẫn. S là tiết diện của dây. b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử. * Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau. Hình dạng điện trở trong các sơ đồ mạch điện tử. Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ. 1MΩ = 1000 KΩ = 1000000Ω Page 6 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao 2.Biến trở 2.1. khái ni ệm -Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi trị số theo yêu cầu ,thường gọi là chiết áp ,có 2 loại đó là biến trở dây quấn và biến trở than . Biến trở dây quấn :dùng dây dẫn có điện trở suất cao ,đương kính nhỏ ,quấn theo kiểu lõi cách điện bằng sứ hay nhựa tổng hợp hình vòng cung 270 độ .haai đầu hàn với hai cực dẫn điện A và B 2.2. hình dạng thực tế Page 7 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao Cấu tạo của biến trở 3.TỤ ĐIỆN 3.1. Khái niệm -Tụ điện là một loại linh kiện thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường. -Kí hiệu là C Biểu thức xác định: Z c = Cfj .2. 1 Π = Xcj. 1 Đơn vị tính: Fara (F). 3.2. Hình dạng và trị số của tụ điện 1. tụ gốm 2.tụ hóa Page 8 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao 3.3. Phân loại tụ điện - Có rất nhiều phương pháp phân loại, ở đây ta phân loại dựa trên cơ sở chất chế tạo bên trong tụ diện thì có các loại sau : - Nhóm tụ mica, tụ selen, tụ cemamic nhóm này làm việc ở khu vực tần số cao tần. - Nhóm tụ sứ, sành.giấy dầu: nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung bình. - Tụ hóa làm việc ở khu vực tần số thấp. 3.4. Đặc điểm của tụ điện - Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều. - Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ. - Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara), (micro Fara). điện tử gồm - Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số : Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ. Page 9 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ. - Ghép nối tiếp - Ghép tụ song song - Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng cực. 4.DIODE 4.1 – Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn. Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn. Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode . * Ở hình trên là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn. Page 10 Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh 2. Nguyễn Đức Minh 3. Nguyễn Văn Thao [...]... thiết -Về cấu tạo, 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 6.1 hoạt động - 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... Thao 6.4 Đặc tính cơ động cơ bước và các phương pháp điều khiển -Tuỳ thuộc vào mô men yêu cầu trên trục động cơ và tốc độ quay mà ta có thể áp dụng các phương pháp điều khiển khác nhau cho động cơ bước Trong vùng tốc độ thấp chỉ cần sử dụng phương pháp điều khiển điện áp trực tiếp, khi đó dòng điện sẽ được giới hạn bởi chính nội trở của các cuộn dây động cơ Tuy nhiên tại vùng tốc độ cao, nếu tiếp tục... về tip 41 6 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ bước -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 Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần... ) -Loại động cơ bước nam châm vĩnh cửu có rotor là một nam châm vĩnh cửu, điều này cho phép duy trì được momen khi động cơ bị mất năng lượng cấp vào Động cơ bước nam châm vĩnh cửu yêu cầu công suất thấp hơn để hoạt động Chúng cũng có đặc tính chống rung tốt hơn Góc bước của loại này có nhiều mức: 60-450 Trên hình 5 là sơ đồ cấu tạo của động cư bước nam châm vĩnh cửu với m=4 và 2p=2 -Động cơ bước nam... Giữa các cuộn dây này có một đầu ra để nối với dương nguồn Động cơ loại này thường có 6 đầu ra Đầu 1, 2 thường được nối với cực dương Các đầu 1a, 1b, 2a và 2b được lần lượt nối đất sẽ quyết định chiều quay của động cơ Máy khoan mạch in tự động sử dụng loại động cơ bước này vì động cơ có mạch điều khiển đơn giản, điều khiển dễ dàng, rất rẻ và rất dễ mua trên thị trường Page 21 Giáo viên hướng dẫn :... hai chế độ pha và inhibit băm xung, chế độ inhibit băm xung làm nóng động cơ và cầu điều khiển hơn cả, do thời gian dòng chạy qua các thiết bị công suất lớn hơn các chế độ khác Đối với các chế độ pha băm xung thì băm xung 1 pha ít gây phát nhiệt trên cầu điều khiển hơn so với chế độ băm xung 2 pha -Đối với mạch điều khiển động cơ bước công suất vừa và lớn, các biện pháp bảo vệ quá dòng, ngắn mạch phải... Rotor Cả Stator và Rotor đều có răng Rotor được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) có từ trở thay đổi theo góc quay -Chiều quay của động cơ không phụ thuộc vào chiều dũng điện mà chỉ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho các cuôn dây -Loại động cơ này có số bước lớn, tần số làm việc cao, chuyển động êm nhưng mômen đồng bộ nhỏ Loại lai (Hybrid) -Loại động cơ này về cấu tạo giống với động cơ bước kiểu đơn... 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... cơ bước nam châm vĩnh cửu được chia thành: +Động cơ bước đơn cực (Unipolar Stepper Motor): +Động cơ bước lưỡng cực (Bipolar Stepper Motor) +Động cơ bước kiểu hỗn hợp (Hybrid stepping Motor) +Động cơ bước kiểu bối dây kép (Bifilar Stepper Motor) -Động cơ bước đơn cực có Rotor được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu Chia thành các răng N, S xen kẽ Stator được cấu tạo bởi 2 cuộn dây bố trí trực giao với nhau... xung và đảo tín hiệu sau đố các tin hiệu đã được đảo qua điện trở và được cấp vào chân G của IRF 540 -IRF 540 có tác dụng dùng để ngăn cách nguồn điện áp +5v cấp cho ic và điện áp +12v cấp cho động cơ bước -Các đầu ra D của IRF540 được cấp vào 4 chân của động cơ bước -Động cơ bước gồm 6 chân tương ứng với 2 cuộn dây riêng rẽ trong đó 2 đầu ở 2 cuộn nối chung với nhau và nối với điện áp +12v để nuôi động