Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.1 : Động cơ bước

Bên trong động cơ bước có 4 cuộn dây Stator được sắp xếp

theo cặp đối xứng qua tâm. Rotor là nam châm vĩnh cửu có nhiều

răng. Động cơ bước hoạt động trên cơ sở lý thuyết điện-từ trường:

các cực cùng dấu thì đẩy nhau và khác dấu thì hút nhau. Chiều quay

được xác định bởi từ trường của Stator, mà từ trường này là do dòng

điện chạy qua lõi cuộn dây gây nên. Khi hướng của dòng thay đổi thì

cực từ trường cũng thay đổi theo, gây nên chuyển động ngược lại

của động cơ(đảo chiều)



18



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.2: Bên trong động cơ bước

Động cơ bước làm việc được là nhờ các bộ chuyển mạch điện tử

đưa các tính hiệu điều khiển vào Stator theo một thứ tự nhát định và

một tần số nhất định. Tổng số góc quay của Rotor tương ứng với số

lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của Rotor phụ

thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.

Nếu xét trên phương diện dòng điện, khi một xung điện áp đặt

vào cuộn dây Stator(phần cứng) của dộng cơ bước thì Rotor(phần

cảm) của động cơ .ở đây ta có thể định nghĩa về góc bước(Step

Angle) là đọ quay nhỏ nhất của một bước do nhà sản xuất quy định.

Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần cứng thay đổi

liên tục thì Rotor sẽ quay liên tục (thực chất chuyển động đó vẫn

theo các bước rời rạc).



19



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.3: Cấu tạo của động cơ bước

-



Nguyên lý hoạt động của động cơ bước:

Khác với động cơ đồng bộ thông thường. Rotor của động cơ



bước khơng có cuộn dây khởi động mà nó được khởi dộng bằng

phương pháp tần số, Rotor của động cơ bước có thể được kích

thích hoặc khơng được kích thích.

Xung điện áp cấp cho cuộn dây Stator có thể là xung 1 cực

hoặc 2 cực

2.1.2 Driver điều khiển động cơ bước A4988

- Khái niệm:

A4988 là một driver điều khiển động cơ bước cực kỳ nhỏ gọn, hổ trợ nhiều chế độ

làm việc điều chỉnh được dòng ra cho động cơ, tự động ngắt điện khi q nóng.

-



Tính năng:

Điều khiển đơn giản: Điều khiển được động cơ hoạt động với điện áp lên tới 35V



dòng lên tới 2A. Có chế độ: full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước.



20



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.4: Driver điều khiển động cơ bước A4988

Để Driver A4988 hoạt động, các chân 1, 2 trên Driver phải được kết nối với bộ

nguồn tương ứng từ 3 – 5,5 V.

Các chân 1A, 1B tương ứng với chân 3 và 4 được kết nối với cùng một cuộn dây

và các chân 2A, 2B tương ứng với chân 5 và chân 6 cũng được kết nối với cùng một

cuộn dây khác của động cơ bước. Sử dụng bộ nguồn từ 8 – 35V dùng để cấp nguồn

cho động cơ bước thông qua các chân 7, 8 tương ứng với GND và VMOT, sử dụng

một tụ điện ít nhất 47 μF để bảo vệ Driver khỏi điện áp quá mức.

Chân 9 tương ứng với EN được sử dụng để bật hoặc tắt đầu ra của Driver, vì vậy

khi hoạt động ở mức cao các đầu ra của Driver sẽ bị vơ hiệu hóa.

Các chân 10, 11, 12 tương ứng với các chân SM1, SM2 và SM3 trên Driver được

sử dụng để điều khiển động cơ bước hoạt động ở chế độ vi bước, mỗi chân SM1, SM2,

SM3 được kích ở mức cao sẽ tăng số bước của động cơ lên tùy thuộc vào số chân được

kích, vì số bước của động cơ được chia nhỏ nên động cơ sẽ hoạt động mềm mại và

chính xác hơn.

Hai chân 13, 14 tương ứng với RST và SLP được nối với nhau để chúng duy trì ở

mức thấp làm giảm thiểu tiêu thụ điện năng không cần thiết.

Các chân 15, 16 tương ứng với chân STEP và DIR của Driver được kết nối với

Arduino Shield V3 để cấp xung và điều khiển hướng quay cho động cơ, với mỗi xung

nhận được động cơ sẽ dịch chuyển một bước tương ứng.

2.1.3 Nguồn tổ ong

Thông số kỹ thuật:

-



Nguồn tổ ong 12V - 20A ( Có quạt)

Điện áp vào: 110V / 240V | 50 / 60hz

Điện áp ra: 12V

Công suất : 240 w



Nguồn tổ ong của có chức năng: Chỉnh lưu từ lưới điện xoay chiều thành điện 1

21



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap

chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử. Dùng trong các mạch ổn áp , cung cấp dòng

áp đủ tranh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch+ Hiệu quả cao, giá thành

thấp , độ tin cậy cao.



Hình 2.5: Nguồn tổ ong

2.1.4 Bộ truyền bánh răng

 Nguyên lý:

- Bộ truyền bánh răng hoạt động theo nguyên lý ăn khớp, thực hiện truyền



chuyển động và công suất nhờ vào sự ăn khớp của cách bánh răng trên bánh răng,

bộ truyền bánh răng có thể truyền chuyển động quay giữa hai trục song song, giao

nhau, chéo nhau hay biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc

ngược lại.



22



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.6: Bộ truyền bánh răng

 Phân loại

• Phân loại theo sự phân bố giữa các trục

-



Truyền động giữa các trục song song: truyền động bánh răng trụ.



Hình 2.7 Bánh răng trụ.

-



Truyền động giữa các trục giao nhau: truyền động bánh răng côn.

23



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.8 Bánh răng cơn.

Truyền động giữa các trục chéo nhau: truyền động bánh răng

hypoil (cơn xoắn), trụ xoắn.



Hình 2.9 Bánh răng cơn xoắn





Theo sự phân bố giữa các răng trên bánh răng

24



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap

Bộ truyền ăn khớp ngồi (các bánh răng đều có răng ở phía

ngồi ).

Bộ truyền ăn khớp trong (khi một bánh răng có răng ở phía

trong và một bánh răng có răng ở phía ngồi.





Theo biên dạng răng.

- Truyền động bánh răng thân khai.

- Truyền động bánh răng Xicloit (biên dạng răng là đường cong

Xicloit), sử dụng chủ yếu trong đồng hồ và dụng cụ đo.

- Truyền động bánh răng Novicov ( biên dạng răng là cung

tròn).

Đánh giá ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng.

Ưu điểm.

Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn

Tỷ số truyền không thay đổi do không có hiện tượng trượt trơn.

Hiệu suất cao có thể đạt 0,970,99

Làm viêc với vận tốc lớn (đến 150 m/s), công suất đến chục ngàn Kw, tỷ số

truyền một cấp từ 27, bộ truyền nhiều cấp đến vài trăm hoặc vài ngàn. Tuổi thọ cao,

làm việc với bộ tin cậy cao (Lh = 30000 giờ).

Nhược điểm.

Chế tạo tương đối phức tạp.

Đòi hỏi độ chính xác cao.

-



Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc.

Phạm vi sử dụng: được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo



máy

2.1.5 Bộ truyền đai

 Nguyên lý



- Bộ truyền đai làm việc theo nguyên lý ma sát. Bộ truyền đai bao gồm 2 bánh

đai: bánh dẫn 1 và bánh bị dẫn 2 được lắp trên 2 trục và dây đai bao quanh các

bánh đai.

- Tải được truyền đi nhờ vào lực ma sát sinh ra giữa dây đai và các bánh đai.

25



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap



Hình 2.10 Bộ truyền đai

 Phân loại



- Theo tiết diện ngang dây dai ta chia ra: đai dẹt, đai hình

thang, đai hình lược, đai tròn.

- Ngồi ra, còn sử dụng đai răng truyền trải trọng nhờ vào sự ăn

khớp giữa các răng trên đai và bánh đai.



Hình 2.11 Bộ truyền đai dẹt, đai thang, đai tròn

 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng





Ưu điểm



- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m)

- Làm việc êm và không ồn nhờ vào độ dẻo của đai, do đó có

thể truyền động với vận tốc lớn.

- Đề phòng sự quá tải của động cơ nhờ vào sự trược trơn của

26



Thiết kế, chế tạo và mô phỏng robot 5 bậc sử dụng toolbox robotics

matlap

đai khi quá tải.

- Tránh cho các cơ cấu khơng có sự dao động lớn sinh ra do tải

trọng thay đổi nhờ vào tính chất đàn hồi của đai.

- Kết cấu và vận hành đơn giản ( do không cần bôi trơn ), giá

thành thấp.

Nhược điểm

Kích thước bộ truyền lớn (kích thước lớn hơn khoảng 5 lần so với bộ truyền

bánh răng, nếu truyền cùng công suất.

Tỷ số truyền khi làm việc thay đổi do hiện tượng trượt đàn hồi của đai và bánh

đai ( ngoại trừ đai răng).

Tải trọng tác động lên trục và ổ lớn ( lớn hơn 23 lần so với bộ truyền bánh răng)

do ta phải căng đai với lực căn ban đầu F0.

Tuổi thọ thấp ( từ 10005000 giờ).

Phạm vi sử dụng: bộ truyền đai được sử dụng khi khoảng cách giữa hai trục

tương đối xa và được sử dụng rộng rãi nhất.

2.1.6 Bộ truyền trục vít

 Sơ lược



Bộ truyền trục vít được kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và vít

. Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển động và công suất cho

hai trục chéo nhau . Thơng thường góc giữa hai trục là 90.



27



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×