29
ĐỒ ÁN: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC GVHD: VÕ THỊ BÍCH NGỌC SVTH: TRẦN MINH QUÂN Trang 1

Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Embed Size (px)

DESCRIPTION

do an1 dieu khien dong co buoc

Citation preview

Page 1: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 1

Page 2: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

M c l cụ ụ

PHẦN I............................................................................................................................3

GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC....................................................................................3

1. Cấu tạo..................................................................................................................3

2. Điều khiển động cơ...............................................................................................4

PH N IIẦ ...........................................................................................................................5

GI I THI U CÁC LINH KI N CÓ TRONG M CHỚ Ệ Ệ Ạ .........................................................5

1. Điện trở:................................................................................................................5

2. Tụ điện:.................................................................................................................5

3. Diode:....................................................................................................................6

4. Transistor:.............................................................................................................6

5. IC 7805(IC ổn áp):................................................................................................7

6. IC 555:...................................................................................................................7

7. Mạch chia tần số 7474 flip-lop..............................................................................9

8. IC 74LS194:........................................................................................................11

9. IC ULN2003........................................................................................................12

PHẦN III.......................................................................................................................13

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH.............................................................................13

1. Sơ đồ khối mạch..................................................................................................13

2. Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................13

3. Nguyên lý hoặc động..........................................................................................14

4. Sơ đồ chuyển tiếp mạch......................................................................................14

5. Phân tích mạch....................................................................................................16

6. Thi công mạch in.................................................................................................18

PHẦN IV.......................................................................................................................19

KẾT LUẬN...................................................................................................................19

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................19

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 2

Page 3: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

PHẦN IGIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC

Đ ng c b cộ ơ ướ  là m t lo iộ ạ đ ng c đi nộ ơ ệ  có nguyên lý và ng d ng khácứ ụ bi t v i đa s các đ ng c đi n thông th ng. Chúng th c ch t là m t đ ngệ ớ ố ộ ơ ệ ườ ự ấ ộ ộ c đ ng b dùng đ bi n đ i các tín hi u đi u khi n d i d ng các xungơ ồ ộ ể ế ổ ệ ề ể ướ ạ đi n r i r c k ti p nhau thành các chuy n đ ng góc quay ho c cácệ ờ ạ ế ế ể ộ ặ chuy n đ ng c a rôto có kh năng c đ nh rôto vào các v trí c n thi tể ộ ủ ả ố ị ị ầ ế .

1. Cấu tạo Động cơ bước gồm 2 loại chính là động cơ nam châm vĩnh cửu và biến từ trở

(ngoài ra còn có động cơ bước hỗn hợp nhưng không khác nhiều so với biến từ trở). Trong động cơ nam châm vĩnh cửu còn chia làm 2 loại là động cơ bước đơn cực và lưỡng cực.

Động cơ đơn cực 6 dây được mắc theo sơ đồ sau:

                     

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 3

Page 4: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Trên mỗi cuộn có 1 đầu dây nối trung tâm, khi dùng ta nối các đầu trung tâm lên nguồn dương, 2 đầu còn lại của mỗi cuộn dây ta lần lượt mắc với đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn dây đó.( Mẹo: để xác định các dây thuộc cùng 1 cuộn, ta nối 2 dây bất kỳ với 1 đèn led sau đó quay trục động cơ, nếu đèn sáng thì chúng cùng thuộc 1 cuộn, lần lượt thử với các sợi còn lại. Sau đó, để xác định đầu dây chúng ta đo điện trở của từng cuộn, lần lượt đo 2 dây trong 3 dây, nếu điện trở nào gấp đôi 2 điện trở còn lại thì 2 đầu dây đó là 2 đầu cuộn dây, dây còn lại sẽ là dây chung. Ví dụ trong hình trên, ta đo các cặp (a,1); (1,b); (a,b). Ta sẽ được điện trở của cặp (a,b) bằng 2 lần điện trở của 2 cuộn còn lại).

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 độ đến 0.72 độ mỗi bước. Với một bộ điều khiển, hầu hết các loại động cơ nam châm vĩnh cửu đều có thể chạy ở chế độ nửa bước, và một vài bộ điều khiển có thể điều khiển 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 mấu 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. Điều khiển động cơa)     Điều khiển toàn bước:

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 4

Page 5: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Mấu1a

1000100010001000100010001

Mấu1a

1100110011001100110011001

Mấu1b

001000100010001000100

Mấu1b

001100110011001100110

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 5

Page 6: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

0100

0110

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 6

Page 7: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Mấu2a

0100010001000100010001000

Mấu2a

0110011001100110011001100

Mấu2b

000100010001000100010

Mấu2b

100110011001100110011

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 7

Page 8: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

0010

0011

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 8

Page 9: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

thời gian ‐‐>                                                                                                                                                                                                                                                                     thời gian ‐‐>

Ta nối đất cho các mấu khi giá trị của mấu là 1 một cách liên tục. Sơ đồ bên trái chỉ cấp điện cho 1 mấu trong cùng 1 thời điểm nên nó sử dụng ít năng lượng hơn. Còn sơ đồ bên phải do cấp điện cho 2 mấu cùng 1 thời điểm cho nên nó tốn năng lượng hơn nhưng lại sinh moment xoay gấp 1,4 lần so với sơ đồ bên trái.

b)     Điều khiển nửa bước:

Mấu 1a  11000001110000011100000111                          

Mấu 1b  00011100000111000001110000        

Mấu 2a  01110000011100000111000001

Mấu 2b  00000111000001110000011100

Thời gian ‐‐>

c)  Điều khiển gia tốc và tốc độ cho động cơ bước:

_ Động cơ bước phải có moment xoắn lớn ở vận tốc nhỏ và moment xoắn nhỏ ở vận tốc lớn. Nếu động cơ bắt đầu với 1 vận tốc lớn thì chuột sẽ không thể chạy được. Động cơ sẽ bị giật và rotor không thể quay đến vị trí tiếp theo. Do đó chúng ta phải tăng tốc từ từ cho động cơ cho đến khi đạt tốc độ cao nhất. Và tương tự để dừng chuột, chúng ta cũng phải giảm tốc cho động cơ.

                              

Ta sẽ điều khiển tốc độ động cơ bằng việc điều khiển thời gian delay giữa các xung.

                        

PH N IIẦGI I THI U CÁC LINH KI N CÓ TRONG M CHỚ Ệ Ệ Ạ

1. Điện trở:Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một

vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 9

Page 10: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe(A).

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng ohm (Ω).

Ký hiệuKý hiệu::

R es is t o r

2. Tụ điện:Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại điện tích đặt song song và cách

nhau một khoảng d.

Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số

E =

= 8.86.10-12 C2/ N.m2 là hằng số điện môi của chân không.

là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không = 1, giấy tẩm dầu = 3,6, gốm = 5,5; mica = 4 5

Ký hiệuKý hiệu::

3. Diode:Là diode thông dụng nhất, dùng để đổi điện xoay chiều – thường là điện thế

50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều. Diode này tùy loại có thể chịu đựng được dòng từ vài trăm mA đến loại công suất cao có thể chịu được đến vài trăm ampe. Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Si. Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản của Diode chỉnh lưu là dòng thuận tối đa và đi ngược tối đa (Điện áp sụp đổ). Hai đặc tính này do nhà sản xuất cho biết.

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 10

Page 11: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Ký hiệuKý hiệu::

4. Transistor:2N3904 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó miền

giữa là bán dẫn loại p. Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu n+ là miền phát (emitter). Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu (collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base). Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) của transistor

Ký hiệuKý hiệu::

SI- N 60V, 0.2A, 34W, 300MHz

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 11

Page 12: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

VI

0,33µ F 0,1µF

7805 VO1 2

3

7805

1 3 2

SƠ ĐỒ CHÂNIC 7805

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

5. IC 7805(IC ổn áp):

Ic 7805 là Ic ổn áp dương, hai số sau chỉ điện áp ra cố định của nó ,ví dụ như 7805: ổn áp dưong có điện áp ngõ ra là 5V,7812:có điện áp ra là 12V…Tuỳ theo dòng điện ở ngõ ra ,người ta thêm chữ để chỉ :

78LXX:dòng điện danh định 100mA(L:Low)

78XX: dòng đi n danh đ nh là 1Aệ ị

78HXX:dòng đi n danh đ nh là 5A(h:High)ệ ị

Sơ đồ chânSơ đồ chân::

6. IC 555: Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để xả

điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset.

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 12

Page 13: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Giải thích sự dao động:Ký hiệu 0 l mức thấp bằng 0V, 1 l mức cao gần bằng VCC. Mạch FF l loại RS Flip-flop,

Khi S = [1] thì Q = [1] v = [ 0].

Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] v = [0].

Khi R = [1] thì = [1] v Q = [0].

Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] v khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.Giai đoạn ng ra ở mức 1:Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nn S = [1],

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 13

Page 14: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Q = [1] v = [0]. Ng ra của IC ở mức 1.

Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ng ra của Op-amp 1 ở mức 0, S =

[0], Q v vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.Giai đoạn ng ra ở mức 0:

Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.

Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2

ở mức 0. Vì vậy Q v không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor.Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT của tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn địnhThiết kế mạch dao động = IC Nội dung : IC tạo dao động họ XX555, Thiết kế mạch dao động tạo ra xung vuông có tần số và độ rộng bất kỳ. 1. IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v ...

Mạch dao động tạo xung bằng IC 555

Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức. T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 v f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 )T = Thời gian của một chu kỳ tồn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz) R1 = Điện trở tính bằng ohm (W )R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W )C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( W )T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức caoTs = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 14

Page 15: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm và thời gian có điện mức thấp TsTừ các công thức trên ta có thể tạo ra một dao động xung vuông có độ rộng Tm và Ts bất kỳ. Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts v f = 1/ T

7. Mạch chia tần số 7474 flip-lop74LS74 là 1 IC chứa 2 FF D trong cùng 1 vỏ, nó có ngõ đồng hồ (CP) tác động

cạnh lên được đưa vào tầng chốt đầu; ngõ xoá (CD) và ngõ đặt (SD) tác động cạnh xuống, được đưa vào tầng chốt sau

Sơ đồ khối và cấu trúc mạch của 74LS74

 

Bảng trạng thái hoạt động của 74LS74

Giải thích hoặc động

Để 1 FF JK ở chế độ chờ lật (J = K = 1). Nếu xung vuông tần số f được đưa tới chân Ck của FF này thì ở mỗi cạnh lên của xung Ck, ngõ ra Q sẽ lật trạng thái và phải chờ đến cạnh xuống ck tiếp theo thì Q mới lật trở lại. Như vậy dạng sóng ngõ ra cũng là 1 xung vuông với tần số chỉ còn một nửa của sóng vào ngõ ck. Ta nói rằng tín hiệu đã được chia đôi tần số.  Nếu mắc thêm 1 FF thứ 2 lấy xung ck từ ngõ ra Q của FF thứ 1 thì tương tự sóng ra sẽ có tần số còn 1 nửa của sóng ra ở tầng FF đầu hay bằng ¼ tần số của sóng đưa vào FF thứ nhất

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 15

Page 16: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

Với cách mắc FF như trên, nếu có n FF thì tần số của sóng ra cuối cùng sẽ chỉ còn là 1/2n

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 16

Page 17: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

8. IC 74LS194:IC 74LS194 là IC tích hợp của thanh ghi dịch hai chiều 4 bít. Thanh ghi dịch

hai chiều này được thiết kế để hợp nhất hầu như tất cả đặc tính các ngõ vào song song, các ngõ ra song song, các ngõ vào dịch phải và dịch trái tuần tự, các ngõ vào họat động kiểu điều khiển, và toàn bộ lĩnh vực quan trọng trực tiếp. Bộ ghi dịch có 4 chế độ hoạt động khác biệt, là:

Song song ngõ vào

Dịch phải

Dịch trái

Cấm định thời

Đồng bộ song song ngõ vào được hoàn thành bởi sự áp dụng của dữ liệu 4Bit và dẫn cả hai chế độ điều khiển ngõ vào, S0 và S1, ở mức cao. Dữ liệu được đưa vào flip-flops liên hợp và xuất hiện tại những ngõ ra khi ngõ vào xung clock hồi tiếp dương. Khi vào dòng döõ liệu nối tiếp bị cấm.

Dịch trái được hoàn thành đồng thời với sự dâng biên của xung clock khi S0 ở mức cao và S1 ở mức thấp. Trong chế độ dữ liệu nối tiếp này được nhập lại ở ngõ vào dữ liệu dịch phải. Khi S0 ở mức thấp và S1 ở mức cao, đồng thời dữ liệu dịch trái và dữ liệu mới được nhập lại ở ngõ vào nối tiếp dịch trái.

Flip-flop bị cấm khi cả hai chế độ điều khiển ngõ vào ở mức thấp.

Đặc điểm:

Song song ngõ vào và ngõ ra

Có 4 chế độ hoạt động:

Đồng bộ song song ngõ vào

Dịch phải

Dịch trái

Cấm định thời

Biên dương khởi động định thời

1: Xóa

2: Ngõ vào dịch phải tuần tự

3, 4, 5: Ngõ vào song song

7: Ngõ vào dịch trái tuần tự

8: Nối mass

9: S0SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 17

Page 18: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

10: S1

11: Xung clock

12, 13, 14, 15: Ngõ ra

16: Vcc

9. IC ULN2003IC ULN2003 có 7 ngõ ra mỗi ngõ ra có 2 transistor ghép darlington với nhau

Điện áp vào từ 5v đến 50v, dòng ra 500mA-600mA

Sơ đồ khối bên trong

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 18

Page 19: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Khối nguồn Tạo xung

Chia tần số

Dịch bit

Chọn kiểu dịch bit

Khuyếch đại Điều khiển

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

PHẦN IIITHIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

1. Sơ đồ khối mạch

2. Sơ đồ nguyên lý

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 19

Page 20: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

3. Nguyên lý hoặc độnga. Ic NE555 tạo ra loạt xung clock cho pin11 của ic SN74194

b. Mỗi xung clock tạo ra tích cực mức cao cho SN74194 cho ra (pin12-13-14-15) được dịch chuyển lên hoặc xuống. Các hướng dịch chuyển này được điều khiển bởi chuyển đổi S2

Khi Q1 là LOW thay đổi được mã Pin 12-13-14-15-12

Khi Q2 là LOW thay đổi được mã Pin 15-14-13-12-15

Hướng chuyển dịch xung xác định hướng quay của động cơ

c. Các xung ra của SN74194 được nối với bốn chân của ULN2003 khi một đầu vào ở mức cao các bán dẫn sẽ được bật ON và OUTPUT của nó sẽ tiến hành dẫn điện thông qua một trong các cuộn day động cơ

d. Khi các cuộn day được bật trình tự thì động cơ quay

4. Sơ đồ chuyển tiếp mạcha. Sơ đồ sau đây cho thấy các mạch điều khiển động cơ bước với các bảng mạch

của thiết bị đầu cuối kết nối bên ngoài. Các cuộn dây động cơ đã được bỏ qua từ biểu đồ.

Điều khiển động cơ bước - Kết nối mạch

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 20

Page 21: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

b. Sơ đồ tiếp theo cho thấy các dạng sóng cơ bản cho các mạch điều khiển động cơ bước.

Dạng sóng điều khiển động cơ bước

c. Sơ đồ tiếp theo cho thấy một sơ đồ rất đơn giản của chức năng từ bước của chip 74194.

Tương đương điều khiển động cơ bước

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 21

Page 22: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

d. Sơ đồ sau đây cho thấy thứ tự bước của các yếu tố đầu vào để ULN2003 ngoại vi Driver cho các hướng dẫn động cơ phía trước và ngược lại. Số Pin là không được chỉ định vì điều này phụ thuộc vào cách bố trí PCB.

Mỗi xung tích cực tại SN74194 thiết bị đầu cuối OUTPUT biến ON một trong những cuộn dây động cơ bước.

ULN2003 động cơ Driver Bước thứ tự

5. Phân tích mạchVới các giá trị phần hiển thị trên các sơ đồ mạch và tụ C1 là 1uF. Nếu điện trở

R1 được thiết lập để "ZERO" ohms tần số đồng hồ tính sẽ có khoảng 100 Hz và động cơ sẽ làm cho 100 bước mỗi giây. Tần số đồng hồ sẽ được làm chậm, đủ cho hầu hết các động cơ hoạt động đúng. Nếu R1 có một sức đề kháng tối đa của 1M ohms tần số đồng hồ tính sẽ được 1Hz và động cơ sẽ làm cho 1 bước mỗi giây.

  Không có tốc độ bước tối thiểu mà tại đó động cơ bước không thể hoạt động. Vì vậy, về mặt lý thuyết, các giá trị cho R1 và C1 có thể được lớn như mong muốn

Trong các mặt trên "tính toán" tối thiểu và tần số đồng hồ tối đa có giá trị cho các bộ phận thực tế giá trị thể hiện. Với dung sai của các thành phần thực tế và dòng rò rỉ của tụ điện tỉ lệ đồng hồ thực tế có thể thấp hơn hoặc cao hơn.

  Chuyển S1 là một lựa chọn mà có thể được sử dụng để ngăn chặn các động cơ nếu muốn. S1 đóng sẽ dừng lại dao động IC555 do đó ngăn chặn các xung đầu vào CLOCK

  Các SN7474 không có chức năng điều khiển nhưng được sử dụng để cung cấp một trạng thái khi điện được áp dụng cho mạch. Điều này cho phép SN74194 để "SET" các PIN 15 - CAO và mã PIN 12, 13 và 14 - LOW trước khi kiểm soát chỉ đạo chuyển đổi các bóng bán dẫn, Q1 và Q2, trở thành hoạt động.

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 22

Page 23: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

  2.2K ohm điện trở và tụ điện 4.7uF kết nối với các thiết bị đầu cuối SET, mã PIN 4 và 10, SN7474 - đảm bảo FLIP-Flop rằng các kết quả đầu ra ở chân 6 và 8 đi đến một mức LOW khi điện được áp dụng cho mạch.

Khi điện được áp dụng cho mạch điện, nó có thể là không, một hoặc tất cả các kết quả đầu ra điều khiển động cơ (Q1-5) có thể được ON cho chu kỳ đồng hồ đầu tiên. Vì lý do này, việc cung cấp điện phải có khả năng để xử lý bốn lần so với hiện tại động cơ đánh giá cao trong thời gian ngắn.

Hướng của động cơ có thể được điều khiển bởi một mạch hoặc đầu ra cổng song song của máy tính. Điều này sẽ làm việc như là điện áp tại các điểm của Q1 và Q2 có thể được thực hiện thấp hơn 0,7 volt. Các bóng bán dẫn NPN có thể được yêu cầu để đạt được kết quả này, tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng.

Nếu Q1 và Q2 được thực hiện LOW tại cùng một thời gian SN74194 sẽ đi vào một chế độ đặt lại. Điều này sẽ gây ra trình tự bước để ngăn chặn và xung đồng hồ tiếp theo PIN 15 sẽ đi đến một mức cao.

Các điều khiển và phần máy phát điện bước của mạch điều khiển động cơ yêu cầu cung cấp điện 5 volt quy định. Cung cấp này được thể hiện trên sơ đồ và sẽ được đưa vào bảng mạch in

Năng lượng cho động cơ có thể được quy định hoặc có thể nằm trong khoảng 12-24 volt với dòng điện từ 150 đến 500 milliamps tùy thuộc vào động cơ cụ thể.

Một LED được kết nối với đầu ra của các CLOCK nhấp nháy ở tần số đồng hồ. Một bước của động cơ cho mỗi lần dẫn

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 23

Page 24: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

6. Thi công mạch in

sơ đồ mạch in

Mạch hoàn thiện

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 24

Page 25: Do An1 Dieu Khien Dong Co Buoc

Đ ÁN: ĐI U KHI N Đ NG C B CỒ Ề Ể Ộ Ơ ƯỚ GVHD: VÕ TH BÍCH NG CỊ Ọ

PHẦN IVKẾT LUẬN

Tốc độ động cơ chậm 1 bước trên giây đến 100 bước trên giây

Độ chính xát không cao

Mạch điêu khiển động cơ từ 5v đến 24v, dòng từ 150mA đến 500mA

Nên cấp nguồn riêng cho động cơ bước và cách ly nó với mạch điều khiển

TÀI LIỆU THAM KHẢOhttp://bauhaus.ece.curtin.edu.au/~iain/CUB-Project/ELECTRONICS/74194%20Stepper%20Motor%20Driver.htm

http://www.linux-cae.net/Projects/StepperMotor/TimerButton.rpaisley/Stepper.html

http://queribus.free.fr/Astronomie/emoteur.php

http://www.electronics-lab.com/blog/?tag=motor

SVTH: TR N MINH QUÂNẦ Trang 25