CHƯƠNG 3 THIẾT kế MẠCH PHẦN CỨNG

Mạch kích động cơ bước: Ta có sơ đồ mạch kích: Để tạo ra xung kích như trên, ta cho xung vuông tạo ra từ IC LM555 vào mạch kích hai IC 7474 để dịch xung theo từng bước, đáp ứng nhu cầu c

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG

I Mạch tạo xung vuông

Xung vuông được tạo ra từ IC LM555

LM555

2

5

3 7 6

4 8

TR

CV

Q DIS THR

điện áp tăng lên vài volt

xuống dưới mức này Sự nảy nhạy cảm với mức nên các dạng sóng thay đổi chậm, tín hiệu nảy phải ngắn hơn thời gian của xung ra để IC 555 có thể được nảy lại

- Thềm ngưỡng (chân 8): đặt ở điện áp 2/3 Vcc.

mạch bị reset do nhiễu

Mạch tạo xung dạng Astable:

R1 R-VAR

C1 1U

1

2

VCC

C2 1uF U2 LM555

2 5

3 7 6

4 8

TR

CV

Q DIS THR

Hoạt động:

với độ rộng phần không xung

RC

2 1

ra)

- Để có tần số f = 1 kHz

Dạng xung ra

Vc1

Vout

II Mạch kích động cơ bước:

Ta có sơ đồ mạch kích:

Để tạo ra xung kích như trên, ta cho xung vuông tạo ra từ IC LM555 vào mạch kích hai IC 7474 để dịch xung theo từng bước, đáp ứng nhu cầu cần dùng

Sau đây là sơ đồ mạch kích động cơ bước:

D3 LED

D2 LED

D1 LED

R1 R-VAR C2

1uF

C1

1U

1

2

U2

LM555

2

5

3 7 6

4 8

TR

CV

Q DIS

THR

S C1 R

GND

VCC

U4

7474

4 2 10 12

5

9

S1 SWITCH

R2 470

D4 LED

S C1 R

GND

VCC

U3

7474

4 2 10 12

5

9

Hoạt động:

Xung vuông từ IC LM555 được dùng làm xung CK cho hai IC 7474 kích theo kiểu bộ đếm xong xong không đầy đủ:

III Mạch điều khiển động cơ bước

1 Sơ đồ mạch động lực

R2 4.7k

C2 1U

Xung từ mạch kích

24V

R8 3.3K

2

1

Q3

1

D1 D1N4007

D2 D1N4007

D6 D1N4007

R3 10k Q1

D438

1

R5 330

Q4 D718

1

R1 1k

Q5 B560

3

C1 1U D4

24V

R4 10k

D3

24V

D5 D1N4007

Cuộn dây ĐC

Q2 B560

3

Q6 B688

1

Mạch nguyên lý

2 Phân tích và thiết kế

a Nguyên lý

tiếp Các tụ điện C1, C2 được thêm vào nhằm mục đích tránh hiện tượng trùng dẫn cho các transistor công suất

Khi điều khiển động cơ bước thì cần 4 khối như trên vì động cơ bước được điều khiển bởi 4 pha

b Tính toán

Nguồn cung cấp là Vcc= 24V

Ngõ vào được lấy từ mạch kích xung động cơ bước được giới thiệu ở trên

 Q1 ở trạng thái bão hòa:

mA K

R

sat V V

7 4

8 0 24 2

1 = − = − =

min max

1 1

fe

CQ B

fe

CQ

h

I I h

I

≤

≤

Điện trở cực B cần thiết để Q1 bão hòa là:

Phương trình nạp:

V t

Phương trình xả:

0

=

Khi Q1 dẫn bão hòa, tụ C1 xả qua R3 = 10k xuống mass điện áp ở cực B của Q2 có dạng như sau:

Điện áp ở cực B của Q2

 Khi Q1 tắt tụ C2 được nạp qua R2=4,7k

Khi Q1 dẫn bão hòa, tụ C2 xả thẳng xuống mass điện áp ở cực B của Q3 có dạng như sau:

Điện áp ở cực B của Q2

Ω

=

=

>

7 0

24 max 5

4

A

V I

V R

R

C CC

a Dòng qua transistor công suất

Dòng qua transistor công suất có dạng xung vuông như sau:

Dòng qua transistor công suất

Trị trung bình điện áp trên tải:

U T

T

tb =

T

TON

Theo sơ đồ xung kích của động cơ thì

4 / 1

=

T

Dòng trung bình qua transistor công suất:

A R

U

4 5

6

= +

=

Công suất tiêu tán trung bình trên transistor:

transistor nên linh kiện được bảo vệ an toàn

3 Khối mạch kích động cơ bước

Ưùng với 4 xung kích cho động cơ bước ta có khối mạch điều khiển động cơ bước như sau:

IV Mạch điều khiển động cơ DC

1 Sơ đồ điều khiển

R10 2.2k

R13 220

Q8 D718

1

R2

470k

R14 220

R6 120k

D4 1N4007

Q4 B688

1

R12 120k

1

U2

4N35

2

5 4

Q7 H1061

1

24V

5V

D5 1N4007

Q6 A671

1

U3

4N35

1 6

2

5 4

R4

470k

R8

1k

R7 120k

Q9 H1061

1

Q1 C828

3

U1

4N35

2

5 4

D3 1N4007

D6 1N4007

24V

U4

4N35

1 6

2

5 4

5V

D1 1N4007

MOTOR DC

R5 2.2K

R9 120K

Q2 C828

3

Q3 A671

1

Q10 D718

1

24V

JP4

HEADER 2

1

D2 1N4007

R11

1k

2 Nguyên lý hoạt động

Khối này có nhiệm vụ nhận các tín hiệu điều khiển và tín hiệu điều rộng xung từ PLC để lái họat động của động cơ Khối này được thiết kế theo nguyên lý chopper sử dụng mạch cách ly để đãm bảo an toàn vì mạch này hoạt động ở những cấp điện áp khác nhau

- Tín hiệu điều khiển mạch động lực: là 2 tín hiệu từ khối điều khiển:tín hiệu điều rộng xung lấy từ PLC và tin hiệu đảo chiều quay của động cơ

- Để thực hiện được cách điều khiển này, ta xuất hai xung điều rộng từ PLC với độ rộng khác nhau Một xung điều khiển động cơ quay thuận và xung còn lại điều khiển động cơ quay ngược

Các tín hiệu này sau khi qua khối xung kích sẽ tác động lên các công tắt bán dẫn

điện trở phân cực cho transistor C828 Khi tín hiệu chọn chiều quay được cho phép (mức1 ) thì tín hiệu điều rộng xung được đưa ra và tùy theo tín hiệu chiều rộng xung, transistor sẽ được phân cực thuận cho phép dòng điện qua làm tín hiệu kích các Opto-transistor

điện áp làm cho động cơ quay theo chiều nghịch

trong cả 2 trường hợp động cơ quay thuận hay nghịch thì biểu thức tính điện áp trung bình cấp cho phần ứng động cơ là :

T 0

ON T

0

U T

T Udt T

1 Udt T