1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế mạch cảnh báo khí gas

39 38 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Mạch Cảnh Báo Khí Gas
Người hướng dẫn Thầy Phạm Thanh Tùng
Trường học Trường ĐH SPKT Hưng Yên
Chuyên ngành Cơ Điện Tử
Thể loại Đồ án
Định dạng
Số trang 39
Dung lượng 2,43 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1.Giới thiệu chung (5)
    • 1.1. Khái quát về đề tài (5)
    • 1.2. Giới thiệu về PLC Simatic S7-1200 (6)
      • 1.2.1. Tổng quan về PLC S7-1200 (0)
      • 1.2.2. Hình dạng bên ngoài (9)
      • 1.2.3. Cấu trúc bên trong (9)
      • 1.2.4. Sơ đồ đấu dây (10)
      • 1.2.5. Modul mở rộng (0)
      • 1.2.6. Nguyên lý hoạt động PLC (0)
    • 1.3. Giới thiệu về động cơ điện 1 chiều (13)
      • 1.3.1. Khái niệm (13)
      • 1.3.2. Cấu tạo chung (13)
      • 1.3.3. ứng dụng (18)
    • 1.4. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều, chọn phương pháp điều chỉnh (19)
      • 1.4.1. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ (19)
      • 1.4.2. Giới thiệu phương pháp PWM (20)
      • 1.4.3. Nguyên lý hoạt động PWM (21)
      • 1.4.4. Cách tạo ra PWM (22)
      • 1.4.5. Chọn phương pháp điều khiển tốc độ động cơ (25)
  • CHƯƠNG 2.Thiết kế mạch (25)
    • 2.1. Tìm hiểu vè những linh kiện sử dụng trong mạch (0)
      • 2.1.1. Điện trở (26)
      • 2.1.2. Tụ điện (26)
      • 2.1.3. IC nguồn LM7805 (27)
      • 2.1.5. Diode 1N4007 (0)
      • 2.1.6. IC L298 (29)
      • 2.1.7. Động cơ điện encoder 334 xung mini (0)
    • 2.2. Thiết kế, chế tạo sản phẩm (34)
      • 2.2.1. Modul điều khiển động cơ DC L298 (34)
      • 2.2.2. Sơ đồ kết nối (35)
      • 2.2.3. Sản phẩm thực tế (36)
      • 2.2.4. Tính thực tế, phương hướng phát triển đề tài (37)
  • KẾT LUẬN (39)

Nội dung

thiệu chung

Khái quát về đề tài

Trong các ngành công nghiệp, việc điều khiển và vận hành thiết bị theo quy trình là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất, cải thiện chất lượng sản phẩm và tiết kiệm chi phí sản xuất.

Động cơ một chiều được ưa chuộng nhờ khả năng điều khiển tốc độ dễ dàng và độ ổn định cao, thường được ứng dụng trong các thiết bị như máy nghiền, máy nâng, vận chuyển, băng tải và robot.

Trong quá trình hoạt động, tốc độ động cơ thường thay đổi do biến thiên tải và nguồn, dẫn đến sai lệch giữa tốc độ thực và tốc độ đặt, từ đó giảm năng suất máy sản xuất Hầu hết các máy sản xuất yêu cầu nhiều tốc độ khác nhau tùy thuộc vào công việc và điều kiện làm việc Để đạt được các tốc độ khác nhau, có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động chính Tuy nhiên, bài viết này tập trung vào phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động Động cơ một chiều có nhiều ưu điểm nổi bật trong việc điều chỉnh tốc độ so với các loại động cơ khác, nhờ vào khả năng điều chỉnh dễ dàng, cấu trúc mạch lực và mạch điều khiển đơn giản, cùng với chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng.

Việc điều khiển tốc độ động cơ là yêu cầu thiết yếu cho các máy sản xuất trong ngành công nghiệp hiện nay.

Giới thiệu về PLC Simatic S7-1200

PLC (Bộ điều khiển lập trình) là thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển logic linh hoạt thông qua lập trình Người dùng có thể lập trình để thực hiện nhiều trình tự sự kiện, được kích hoạt bởi các tác nhân bên ngoài hoặc qua các hoạt động có độ trễ như thời gian định kỳ Khi sự kiện được kích hoạt, PLC sẽ bật hoặc tắt các thiết bị điều khiển bên ngoài, gọi là thiết bị vật lý Bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục thực hiện chương trình đã được lập ra, chờ tín hiệu đầu vào và xuất tín hiệu đầu ra tại các thời điểm đã được lập trình Để khắc phục nhược điểm của bộ điều khiển truyền thống, PLC được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu hiện đại.

+ Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

+ Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa.

+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, nối mạng, các module mở rộng

Các thiết kế ban đầu được phát triển để thay thế các phần cứng relay và logic thời gian Đồng thời, cần tăng cường dung lượng bộ nhớ và tính linh hoạt cho PLC, trong khi vẫn đảm bảo tốc độ xử lý và chi phí hợp lý.

Sự quan tâm đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp ngày càng tăng, với các lệnh từ đơn giản đến phức tạp như đếm, định thời và thanh ghi dịch Sự phát triển của máy tính đã cho ra đời các bộ PLC với dung lượng lớn hơn và số lượng I/O phong phú hơn.

Trong PLC, CPU và chương trình là hai thành phần cơ bản cho quá trình điều khiển và xử lý hệ thống Chức năng của bộ điều khiển được xác định thông qua một chương trình được nạp vào bộ nhớ của PLC Do đó, để thay đổi hoặc mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, cần điều chỉnh chương trình này.

Chỉ cần thay đổi chương trình trong bộ nhớ PLC, việc mở rộng hoặc điều chỉnh chức năng trở nên đơn giản mà không cần can thiệp vật lý vào các bộ dây nối hay Relay.

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

S7-1200 là dòng PLC (bộ điều khiển logic lập trình) lý tưởng cho nhiều ứng dụng tự động hóa nhờ vào thiết kế nhỏ gọn, chi phí hợp lý và khả năng lập trình mạnh mẽ, mang đến giải pháp tối ưu cho người sử dụng.

- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

+Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

+Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

The S7-1200 features a PROFINET port that supports Ethernet and TCP/IP standards, allowing for seamless communication Additionally, it offers the option to expand connectivity through open communication modules utilizing RS485 or RS232.

Phần mềm Step7 Basic được sử dụng để lập trình cho S7-1200, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình chính là FBD, LAD và SCL Nó được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens, mang đến giải pháp lập trình hiệu quả cho các hệ thống tự động hóa.

Để thực hiện một dự án với S7-1200, bạn chỉ cần cài đặt TIA Portal, vì phần mềm này tích hợp cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.

Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản : Bộ xử lý , bộ nhớ , bộ nguồn , giao tiếp nhập / xuất

Bộ xử lý trung tâm (CPU) là thành phần chính của PLC, có nhiệm vụ biên dịch tín hiệu đầu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ Nó cũng truyền các tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất.

Bộ nguồn có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC 24V, cung cấp năng lượng cần thiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất.

- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiếm soát của bộ vi xử lý

Các thành phần nhập và xuất (input/output) đóng vai trò quan trọng trong việc truyền nhận thông tin giữa bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi Tín hiệu nhập có thể được cung cấp từ các công tắc hoặc bộ cảm biến, trong khi thiết bị xuất bao gồm các cuộn dây của công tắc và bộ khởi động động cơ, cũng như các van.

- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình hay bằng máy vi tính

Nguồn cung cấp cho PLC là 100 – 230 VAC với tần số từ 47Hz – 63Hz Điện áp có thể thay đổi trong khoảng từ 85V – 264V Ở 264V dòng điện tiêu thụ là 20A.

Nguồn cung cấp là 24VDC Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20.4V – 28.8V dòng điện tiêu thụ là 12A

Các ngõ vào của PLC hoạt động với điện thế tiêu biểu 24VDC, với ngõ ra ở mức 0 khi công tắc hở hoặc điện áp dưới 5VDC Ngõ vào chuyển sang mức 1 khi công tắc đóng hoặc điện áp đạt 15VDC Thời gian chuyển đổi trạng thái từ '0' lên '1' và ngược lại tối thiểu là 0.1us để PLC có thể nhận biết.

Các ngõ ra có thể dao động từ 5VDC đến 30 VDC hoặc từ 5 VAC đến 250 VAC Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, chúng ta có thể kết nối nguồn điện khác nhau để phù hợp.

Bộ điều khiển Họ PLC S7-1200 hỗ trợ tối đa 8 module tín hiệu đa dạng và 1 mạch tín hiệu cho bộ xử lý, cho phép khả năng mở rộng linh hoạt Ngoài ra, người dùng có thể cài đặt thêm 3 module giao tiếp thông qua các giao thức truyền thông khác nhau.

1.2.6 Nguyên lý hoạt động của PLC

Giới thiệu về động cơ điện 1 chiều

1.3.1 Khái niệm. Động cơ điện nói chung và động cơ điện 1 chiều nói riêng là thiết bị điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ Khi đặt vào trong từ trường 1 dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn ) và làm dây dân chuyển động Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng.

1.3.2 Cấu tạo chung Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ.

Hình 1 - Cấu tạo động cơ điện một chiều

Khi thanh dẫn có dòng điện được đặt trong từ trường, nó sẽ chịu tác dụng của lực từ, dẫn đến việc dòng điện một chiều đi vào chổi than A và ra ở chổi than B, làm cho các thanh dẫn chịu tác dụng lực từ Dòng điện chỉ đi vào thanh dẫn dưới cực N và ra ở các thanh dẫn trên cực S, nhờ đó từ trường tạo ra mô men có chiều không đổi, khiến roto của máy quay hoạt động.

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn, động cơ sẽ hoạt động ở chế độ kích từ độc lập với mạch điện phần ứng và mạch kích từ được kết nối vào hai nguồn độc lập Để khởi động động cơ, cần cấp nguồn cho mạch kích từ, tạo ra từ thông Φ Việc đảm bảo có Φ max là rất quan trọng, do đó cần giảm điện trở mạch kích từ R kt đến mức tối thiểu Nếu mạch kích thích bị đứt, từ thông Φ sẽ bằng 0, dẫn đến mô men M cũng bằng 0, khiến động cơ không quay được và dòng điện I ư sẽ tăng cao, có khả năng làm cháy động cơ Khi mô men sinh ra lớn hơn mô men cản (M > M c), rôto sẽ bắt đầu quay và suất điện động E ư sẽ tăng lên theo tỷ lệ.

I với tốc độ quay n Do sự xuất hiện và tăng lên của E ư , dòng điện I ư sẽ giảm theo,

M giảm khiến n tăng chậm hơn.

Phần động cơ điện một chiều bao gồm hai phần chính là:

Stato là phần quan trọng của máy điện, bao gồm lõi thép đúc, vừa làm mạch từ vừa là vỏ máy Nó gắn liền với các cực từ chính có dây quấn kích từ Phần tĩnh của stato bao gồm các bộ phận như cực từ chính, cực từ phụ, gông từ và các thành phần khác.

Hình 2 - Cấu tạo stato a Cực từ chính.

Bộ phận sinh ra từ trường bao gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ bên ngoài lõi sắt Lõi sắt cực từ được chế tạo từ các lá thép KTĐ hoặc thép carbon dày từ 0.5 đến 1 mm, được ép lại và tán chặt.

Dây quấn kích từ được làm từ dây đồng bọc cách điện, mỗi cuộn dây được bọc cách điện thành một khối và được tẩm sơn cách điện trước khi lắp đặt lên các cực từ Các cuộn dây này được kết nối nối tiếp với nhau để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

Cực từ phụ được lắp đặt giữa các cực từ chính nhằm cải thiện khả năng đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường được chế tạo từ thép khối, và trên thân của nó có dây quấn tương tự như dây quấn của cực từ chính Cực từ phụ được gắn chắc chắn vào vỏ bằng các bulông.

Gông từ được dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy d Các bộ phận khác

Ngoài ba bộ phận chính trên còn có các bộ phận khác như: Nắp máy, cơ cấu chổi than.

- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện.

Cơ cấu chổi than là bộ phận quan trọng giúp dẫn dòng điện từ phần quay ra ngoài Nó bao gồm chổi than được đặt trong hộp chổi than, với lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than, cách điện với giá này Giá chổi có khả năng quay để điều chỉnh vị trí chổi than một cách chính xác.

*Roto: Roto của động cơ điện một chiều bao gồm các bộ phận sau: lõi sắt phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp và các bộ phận khác.

Hình 3- Cấu tạo roto a Lõi sắt phần ứng.

Dẫn từ thường được làm bằng thép hợp kim silix KTĐ dày 0.5 mm, với lớp cách điện mỏng ở cả hai mặt, giúp giảm thiểu tổn hao do dòng điện xoáy Ngoài ra, dây quấn phần ứng cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế này.

Phần sinh ra sức điện động và dòng điện trong máy điện được gọi là dây quấn phần ứng, thường làm bằng dây đồng bọc cách điện Trong các máy điện nhỏ (dưới vài kilowatt), dây có tiết diện tròn được sử dụng, trong khi máy điện vừa và lớn thường dùng dây có tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép để đảm bảo an toàn Để ngăn chặn việc dây quấn bị văng ra do lực ly tâm, nêm được sử dụng để đè chặt ở miệng rãnh, hoặc dây quấn phải được đai chặt Nêm có thể được làm từ tre, gỗ hoặc ba-ke-lit.

Cổ góp, hay còn gọi là vành góp hoặc vành đổi chiều, có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Cấu tạo của cổ góp bao gồm nhiều phiến đồng được cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2 mm, tạo thành hình trụ tròn Hai đầu của trụ tròn được giữ chặt bằng hai vành ốp hình chữ V Phần giữa của vành góp cao hơn một chút, giúp việc hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp trở nên dễ dàng hơn.

Cánh quạt có chức năng quạt gió để làm nguội động cơ điện một chiều, được thiết kế với kiểu bảo vệ Động cơ có lỗ thông gió ở hai đầu nắp, cho phép cánh quạt lắp trên trục động cơ hút gió từ bên ngoài vào Khi động cơ quay, gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn, sau đó thoát ra ngoài qua quạt gió, giúp làm mát động cơ hiệu quả.

Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục động cơ thường được làm bằng thép cácbon tốt

1.3.3 Ứng dụng Động cơ điện một chiều có rất nhiều ứng dụng trong dân dụng và trong công nghiệp:

Trong dân dụng: động cơ điện một chiều thường dùng là các động cơ hoạt động với điện áp thấp

Trong ngành công nghiệp, động cơ điện một chiều được ứng dụng ở những khu vực cần moment khởi động lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong khoảng rộng Động cơ điện một chiều đóng vai trò rất quan trọng trong các hệ thống này.

Bộ phận chỉnh lưu trong động cơ điện một chiều có vai trò quan trọng trong việc đổi chiều dòng điện của cuộn Roto khi nó quay liên tục Thông thường, bộ phận này bao gồm các chổi than và cổ góp, nhưng cũng chính điều này khiến cấu trúc của động cơ trở nên phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy Hơn nữa, việc sử dụng động cơ này trong môi trường dễ nổ yêu cầu phải có nguồn một chiều hoặc bộ chỉnh lưu, tạo ra những rủi ro tiềm ẩn.

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều, chọn phương pháp điều chỉnh

1.4.1.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ Để điều khiển được động cơ một chiều,hay nói cách khác là điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều thì có nhiều cách khác nhau như:

+ Mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.

+ Thay đổi từ thông kích từ

+ Thay đổi điện áp phần ứng.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức và gây tổn hao năng lượng, làm giảm hiệu suất của động cơ điện Do đó, phương pháp này ít được sử dụng và chủ yếu áp dụng trong các thiết bị cần trục.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông (Φ) được áp dụng trong hệ truyền động công suất lớn hoặc khi yêu cầu tốc độ làm việc vượt quá tốc độ cơ bản Phương pháp này thực hiện trên mạch kích từ của động cơ, nơi có công suất nhỏ so với động cơ, giúp dễ dàng thay đổi tốc độ và mang lại hiệu quả kinh tế Tuy nhiên, điều chỉnh chỉ có thể giảm từ thông, tức là tăng tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức, và giới hạn điều chỉnh bị ảnh hưởng bởi các điều kiện cơ khí và khả năng đổi chiều của máy.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng không gây tổn hao thêm trong động cơ, nhưng cần một nguồn điện riêng với điện áp có thể điều chỉnh Phương pháp này cho phép giảm tốc độ quay dưới mức định mức, vì không thể nâng cao điện áp vượt quá mức định mức của động cơ.

Để điều chỉnh tốc độ động cơ, có thể áp dụng các phương pháp điều chỉnh tốc độ ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ Hiện nay, các bộ biến đổi được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

+ Bộ biến đổi máy điện : gồm có động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy điện khuếch đại

+ Bộ biến đổi từ : Khuếch đại từ

+ Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn : Chỉnh lưu Thysistor

+ Bộ biến đổi xung áp một chiều : Thysistor hoặc Tranzitor

Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động như sau :

+ Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ)

+ Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ)

+ Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ)

+ Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)

Hệ truyền động xung áp - động cơ (XA – Đ) sử dụng phương pháp điều xung để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ Bằng cách thay đổi độ rộng xung thông qua PLC S7-1200, ta có thể tăng tốc độ quay của động cơ; cụ thể, độ rộng xung càng lớn thì động cơ quay càng nhanh Phương pháp này được gọi là PWM (Pulse Width Modulation).

1.4.2.Giới thiệu phương pháp PWM

Phương pháp điều chế PWM (Pulse Width Modulation) là kỹ thuật điều chỉnh điện áp đầu ra cho tải, thông qua việc thay đổi độ rộng của các xung vuông, từ đó ảnh hưởng đến điện áp đầu ra.

PWM được sử dụng để điều khiển tốc độ và ổn định tốc độ của động cơ, bên cạnh việc điều chỉnh tải Nó còn tham gia vào việc điều chế các mạch nguồn như mạch boot và các mạch điện điều khiển Đặc biệt, PWM rất hiệu quả trong việc điều khiển các phần tử điện tử công suất với đường đặc tính tuyến tính khi có nguồn một chiều cố định.

Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hoặc là sườn âm.

Hình 4: Đồ thị dạng xung điểu chế PWM

1.4.3 Nguyên lý hoạt động PWM Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng cắt nguồn của tải và một cách cho chu kỳ theo điều chỉnh thời gian đóng cắt phần tử thực hiện nhiệm vụ đó trong mạch các van bán dẫn

Xét hoạt động cắt của các van bán dẫn Dùng van đóng cắt bằng Mosfet

Hình 5: Sơ đồ dạng xung của van điều khiển và đầu ra

Nguyên lý: trong khoảng thời gian 0 -> to van G mở toàn bộ điện áp nguồn Ud được đưa ra tải

Trong khoảng từ to -> 0 cho van G khóa, cắt nguồn cung cấp cho tải

Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải:

T1 : Thời gian ở sườn dương ( khóa mở )

T : Thời gian xung của cả sường âm, sườn dương

Umax: là điện áp nguồn cung cấp cho tải

D = T1/T hệ số điều chỉnh tính bằng % tức là PWM từ đồ thị điều chế xung ta có: Điện áp trung bình trên tải là:

Để tạo ra PWM, hiện nay có hai phương pháp phổ biến: phần cứng và phần mềm Phương pháp phần cứng có thể sử dụng các IC dao động như 555 hoặc LM556 để tạo xung vuông, trong khi phương pháp phần mềm thường được thực hiện trên các chip lập trình được, mang lại độ chính xác cao hơn Do đó, phần mềm thường được ưa chuộng hơn trong việc tạo PWM Đối với phương pháp so sánh, cần đáp ứng hai điều kiện cơ bản để thực hiện.

+ Tín hiệu răng cưa : Xác định tần số của PWM

+ Tín hiệu tựa là một điện áp chuẩn xác định mức công suất điều chế (Tín hiệu DC)

Xét sơ đồ mạch sau :

Hình 6: Tạo xung vuông bằng phương pháp so sánh

Chúng ta sử dụng một bộ so sánh điện áp 2 đầu vào là 1 xung răng cưa (Saw) và 1 tín hiệu 1 chiều (Ref)

+ Khi Saw < Ref thì cho ra điện áp là 0V

+ Khi Saw > Ref thì cho ra điện áp là Ur max

Và cứ như vậy mỗi khi chúng ta thay đổi Ref thì Output lại có chuỗi xung độ rộng

D thay đổi với tần số xung vuông Output = tần số xung răng cưa Saw. b Tạo bằng phương pháp dùng IC dao động

Nhiều IC hiện nay có khả năng tạo xung vuông trực tiếp mà không cần tín hiệu tam giác, giúp đơn giản hóa quá trình thiết kế Một ví dụ điển hình là IC 555, nổi bật với tính năng dễ sử dụng và khả năng tìm kiếm dễ dàng trên thị trường.

Hình 7 Mạch tạo xung đơn giản dùng NE555

Tần số được xác định là f = 1/(ln.C1.(R1+2R2), cho phép điều chỉnh độ rộng xung dễ dàng chỉ bằng cách thay đổi R2 Ngoài IC 555, còn nhiều IC khác có khả năng tạo xung vuông Phương pháp tạo xung vuông bằng phần mềm là tối ưu nhất, mang lại độ chính xác cao về tần số và PWM, đồng thời đơn giản hóa mạch Xung này được tạo ra dựa trên xung nhịp của CPU.

1.4.5.Chọn phương pháp điều khiển tốc độ động cơ

Chúng tôi đã chọn phương pháp điều khiển PWM cho loại động cơ công suất nhỏ, sử dụng phần mềm để tạo xung vuông Phương pháp này cho phép thiết kế và điều khiển mạch đơn giản, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao về tần số và xung.

kế mạch

Thiết kế, chế tạo sản phẩm

2.2.1 Modul điều khiển động cơ DC L298

- Khi chưa nhấn nút, chân ENA ở mức 0 động cơ không quay với mọi đầu vào, điện áp của động cơ bằng 0V => động cơ không hoạt động

Khi nhấn nút Start, nguồn 5V được cấp vào chân ENA, khiến ENA chuyển sang mức 1 và cho phép động cơ quay Tín hiệu phản hồi từ encoder được gửi về chân I0.0 của PLC Tín hiệu đầu ra từ chân Q0.0 tạo xung điều khiển tốc độ thông qua opto 817, chuyển đổi xung 24V thành xung 5V và đưa vào chân INA của L298 Cuối cùng, tín hiệu đầu ra ở chân OUTC và OUTD điều khiển tốc độ quay của động cơ.

- Khi ấn nút lần 2 sẽ ngắt nguồn 5v cấp cho chân ENA => động cơ dừng hoạt động

2.2.4.Tính thực tế, phương hướng phát triển của đề tài

- Tính thực tế chưa cao.

Bài thiết kế bộ điều khiển tốc độ cho động cơ điện một chiều cung cấp cái nhìn sâu sắc về môn học PLC, đồng thời nâng cao kỹ năng thiết kế mạch và tính toán dòng điện cho mạch và động cơ.

Dù đồ án của chúng em đã hoàn thành, nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót do hạn chế về thời gian, kiến thức và kinh nghiệm Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp từ các thầy cô và bạn bè để hoàn thiện đồ án này hơn nữa.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo hướng dẫn và các thầy cô trong khoa đã tận tình hỗ trợ, giúp đỡ chúng em hoàn thành xuất sắc đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Ngày đăng: 03/08/2021, 08:17

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w