THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT SCARA Vol.2

Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của Robot Scara trong công nghiệp, em đã chọn đề tài: “Thiết kế mô hình Robot Scara” để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về nguyên lí hoạt động của các mạc

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT SCARA

Trưởng bộ môn : TS Trần Trọng MinhGiáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Danh HuySinh viên thực hiện : Nguyễn Phụ Hưng

Giáo viên duyệt :

Hà nội, 6-2018

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế mô hình Robot Scara” do

em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Nguyễn Danh Huy Các số liệu

và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danhmạch tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kì tài liệu nào khác Nếuphát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phụ Hưng

DANH MỤC HÌNH ẢNH i

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 2

TÌM HIỂU CHUNG VỀ ROBOT 2

1.1 Giới thiệu chung về robot 2

1.2 Tìm hiểu về robot SCARA 3

1.3 Giới thiệu về mô hình Robot Scara tại phòng thí nghiệm 5

Chương 2 7

TÌM HIỂU VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO ROBOT SCARA 7

2.1 Cấu trúc tổng quan hệ truyền động điều khiển vị trí (quỹ đạo) 7

2.2 Hệ truyền động một chiều 8

2.2.1 Cấu trúc chung của hệ truyền động một chiều 8

2.2.2 Mạch vòng dòng điện 9

2.2.3 Mạch vòng tốc độ 9

2.2.4 Mạch vòng vị trí 10

2.3 Hệ truyền động servo xoay chiều 10

2.3.1 Cấu trúc chung 11

2.3.2 Mạch vòng dòng điện 12

2.3.3 Mạch vòng tốc độ 13

2.3.4 Mạch vòng vị trí 13

2.4 Kết luận 14

2.4.1 Chọn phương án 14

2.4.2 Mục tiêu và nhiệm vụ 15

Chương 3 16

THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN CHO KHỚP ROBOT 16

3.1.1 Phân tích phương án mạch lực 16

3.1.2 Kết luận 18

3.1.3 Thiết kế mạch lực 18

3.2 Thiết kế và tính toán mạch điều khiển 24

3.2.1 Các yêu cầu chung với mạch điều khiển 24

3.2.2 Nguyên lí điều khiển 24

3.2.3 Phân tích phương án mạch điều khiển 25

3.2.4 Kết luận 33

3.2.5 Thiết kế mạch điều khiển 33

3.3 Thiết kế khâu đo dòng 40

3.3.1 Yêu cầu đối với mạch đo dòng điện 40

3.3.2 Các phương án đo dòng điện 40

3.3.3 Thiết kế mạch đo dòng dùng Hall sensor 42

3.4 Thiết kế bộ nguồn cho hệ thống 44

3.4.1 Phân tích yêu cầu công nghệ 44

3.4.2 Tính toán, thiết kế nguồn cấp cho mạch lực 44

3.4.3 Tính toán, thiết kế bộ nguồn cho mạch điều khiển 47

Chương 4 49

MÔ HÌNH HÓA VÀ TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN 49

4.1 Mô hình hóa mạch vòng dòng điện 49

4.1.1 Mô hình hóa phần ứng của động cơ điện một chiều 49

4.1.2 Mô hình hóa khâu đo dòng 50

4.1.3 Mô hình hóa khâu băm xung 50

4.1.4 Cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện 51

4.2 Kiểm nghiệm mạch vòng dòng điện bằng phần mềm mô phỏng MATLAB 56

Chương 5 60

THIẾT KẾ, GHÉP NỐI HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO CÁNHTAY ROBOT SCARA 60 5.1 Yêu cầu kỹ thuật 60

5.2 Thiết kế mạch nguyên lý 61

5.2.1 Mạch lực 61

5.3 Thiết kế mạch in 62

5.3.1 Mạch lực 63

5.3.2 Mạch điều khiển 63

5.4 Lắp ráp, hiệu chỉnh và thử nghiệm 64

5.4.1 Chạy thử nghiệm với ba động cơ khác nhau 64

5.4.2 Nhận xét 65

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình 1.1 Hình khớp cánh tay Robot 2 trục l1, l2 4

Hình 1.2 Cấu tạo của mô hình Robot Scara 4

Hình 1.3 Mô hình Robot Scara của một số hãng 4

Hình 1.4 Mô hình Robot tại phòng thí nghiệm 5Y Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ truyền động điện điều khiển vị trí 6

Hình 2.2 Cấu trúc mạnh vòng điều khiển dòng điện động cơ điện một chiều 8

Hình 2.3 Sơ đồ khối mạch vòng tốc độ 9

Hình 2.4 Sơ đồ khối mạch vòng vị trí 9

Hình 2.5 Động cơ servo và driver điều khiển 10

Hình 2.6 Sơ đồ mạch kín phản hồi trong hệ thống động cơ servo 11

Hình 2.7 Động cơ DC dùng cho mô hình Robot Scara 1 Hình 3.1 Chỉnh lưu đảo chiều đấu song song ngược 15

Hình 3.2 Chỉnh lưu cầu tải RL 16

Hình 3.3 Băm xung một chiều có đảo chiều sơ đồ cầu 17

Hình 3.4 Mạch cầu H dùng MOSFET 18

Hình 3.5 Mạch đệm bảo vệ van 20

Hình 3.6 Đặc tính VGS=fQG của MOSFET IRF3205 22

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý sử dụng mạch Driver IRF2104 cho MOSFET 23

Hình 3.8 Nguyên lí điều khiển băm xung một chiều 24

Hình 3.9 Băm xung đảo chiều, điều khiển riêng 25

Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều có đảo chiều 26

Hình 3.11 Băm xung một chiều đảo chiều điều khiển đối xứng 27

Hình 3.12 Hình băm xung đảo chiều điều khiển đối xứng, các chế độ dòng điện 28

Hình 3.13 Hình Sơ đồ cấu trúc mạch theo phương pháp điều khiển đối xứng 29

Hình 3.14 Hình Băm xung một chiều đảo chiều, điều khiển không đối xứng, luật điều khiển tạo chiều dòng tải dương 30

Hình 3.15 Sơ đồ cấu trục mạch điều khiển băm xung một chiều đảo chiều sử dụng phương pháp điều khiển không đối xứng 31

Hình 3.16 Sơ đồ cầu Mosfet 32

Hình 3.17 Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều đảo chiều sử dụng phương pháp điều khiển đối xứng 33

Hình 3.18 Sơ đồ cấu trúc ICL8038 34

Hình 3.19 Sơ đồ tạo điện áp tam giác dùng ICL8038 35

Hình 3.20 Khâu khuếch đại xung răng cưa 37

Hình 3.21 Khâu so sánh điện áp Urc và Udk dùng Op-Amp 37

Hình 3.22 Khâu bảo vệ quá ngưỡng điện áp 39

Hình 3.23 Sơ đồ chân và cách cấu hình chân cho ACS712 42

Hình 3.24 Đồ thị mối quan hệ giữa Vout và Ip của cảm biến Hall ACS712 42

Hình 3.25 Mạch đo dòng dùng cảm biến Hall ACS712 43

Hình 3.26 Sơ đồ mạch nguồn ổn áp cung cấp điện cho mạch điều khiển 4 Hình 4.1 Mô hình tương đương của phần ứng động cơ điện một chiều 48

Hình 4.2 Mô hình hóa phần ứng của động cơ điện một chiều 49

Hình 4.3 Mô hình toán phần ứng của động cơ 49

Hình 4.4 Mô hình hóa khâu băm xung 50

Hình 4.5 Mô hình hóa bộ băm xung 50

Hình 4.6 Cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện 51

Hình 4.7 Mô hình hóa mạch vòng dòng điện 52

Hình 4.8 Mô hình hàm truyền hệ hở của mạch vòng dòng điện 52

Hình 4.9 Bộ điều chỉnh P 54

Hình 4.10 Bộ điều chỉnh I 54

Hình 4.11 Sơ đồ mô phỏng mạch vòng điều chỉnh dòng điện lí tưởng 55

Hình 4.12 Đáp ứng đầu ra của mô hình mạch vòng dòng điện lí tưởng 56

Hình 4.13 Mô phỏng mạch băm xung có khâu tạo trễ 57

Hình 4.14 Mô hình mô phỏng mạch lực cùng với tải Rư và Lư thực tế 57

Hình 4.15 Đáp ứng đầu ra của mạch vòng dòng điện với mô hình mô phỏng vật lí 5 Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lí mạch lực 60

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển 61

Hình 5.3 Mạch lực sau khi hoàn thiện 62

Hình 5.4 Mạch điều khiển sau khi hoàn thiện 62

Hình 5.5 Mô hình Robot Scara sau khi ghép nối hoàn thiện 63

Hình 5.6 Ghép nối nguồn với mạch điều khiển và mạch lực, chạy thử động cơ 64

Hình 5.7 Thử nghiệm động cơ số 1 và điện áp đầu ra của động cơ số 1 64

Hình 5.8 Thử nghiệm động cơ số 2 và điện áp đầu ra của động cơ số 2 65

Hình 5.9 Thử nghiệm động cơ số 3 và điện áp đầu ra của động cơ số 3 65

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 3.1 Các thông số cơ bản của MOSFET IRF3205 18Bảng 3.2 Nguyên lí mở và khóa các van của ba phương pháp điều khiển 32

PLC Programmalbe Logic Controller Thiết bị điều khiển khả trìnhCNC Computer Numerical Control Máy tiện cơ khí điều khiển tự

động bằng máy tínhPID Proportional Integral Derivative Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệPWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khi khoa học công nghệ đang phát triển mạnh mẽ Ngành Tự động hoágiữ vai trò không thể thiếu trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.Việc ứng dụng Robot góp phần giải quyết những bài toán kĩ thuật phức tạp trong lĩnhvực Tự động hóa cũng như trong đời sống hàng ngày Khi thực hiện đồ án chúng em

đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới nhất, những công nghệ mới trong lĩnh vực

điều khiển các phần tử bán dẫn công suất Với yêu “Thiết kế mô hình Robot Scara”,

chúng em đã cố gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết kế vừađảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế

Từ tầm quan trọng trong ứng dụng thực tế của Robot Scara trong công nghiệp,

em đã chọn đề tài: “Thiết kế mô hình Robot Scara” để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về

nguyên lí hoạt động của các mạch băm xung, mạch cầu H điều khiển đối xứng phục vụcho việc điều khiển động cơ một chiều để truyền động cho các khớp của cánh tayRobot Scara đồng thời củng cố thêm kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tử công suất.Trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp, em luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo

tận tình và cung cấp những tài liệu cần thiết của Thầy giáo: ThS Nguyễn Danh Huy

bộ môn Tự động hóa Công nghiệp Mặc dù đã nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thầnhọc hỏi về kiến thức, song do thời gian và giới hạn của đồ án cùng với phạm vi nghiêncứu tài liệu với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án này không tránhkhỏi những thiếu sót rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô để bản đồ án của emđược hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phụ Hưng

Chương 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ ROBOT

1.1 Giới thiệu chung về robot

Robot ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất cũng nhưtrong đời sống Để hiểu rõ về robot ta thông qua một số khái niệm sau:

Robot là cơ cấu đa chức năng có khả năng lập trình cùng với các cảm biến bênngoài được dùng để di chuyển nguyên vật liệu, các chi tiết, các dụng cụ thông qua cáctruyền động được lập trình trước

Robot dạng cánh tay có vài bậc tự do và có thể thực hiện được các chuyển độngnhư tay người và điều khiển được bằng máy tính hoặc có thể điều khiển bằng chươngtrình được nạp sẵn trong robot

Robot là thiết bị có thể thao tác như con người có thể hợp tác với nhau một cáchthông minh

Robot công nghiệp là một cơ cấu lập trình được có thể thực hiện tự động cáccông việc có ích mà không cần trợ giúp của con người

Robot với tự động hóa: dây truyền sản xuất tự động hóa linh hoạt cần có sự trợgiúp của robot

Ngay sau chiến tranh thế giới thứ 2, ở Hoa Kì đã xuất hiện những tay máy điềukhiển từ xa trong các phòng thí nghiệm về vật liệu phóng xạ vào những năm 50 củathế kỉ 20, bên cạnh những tay máy cơ khí đó, xuất hiện các loại tay máy thủy lực vàđiện từ

Năm 1961, robot công nghiệp đầu tiên được đưa vào sử dụng ở nhà máy ôtôGeneral Motor tại Trenton, New Jersy, Hoa Kì Năm 1967, Nhật Bản mới nhập chiếcrobot công nghiệp đầu tiên từ công ty AMF của Hoa Kì Đến năm 1990, có hơn 40công ty Nhật Bản đã đưa ra thị trường quốc tế nhiều loại robot nổi tiếng

Từ những năm 70, việc nghiên cứu nâng cao tính năng của robot đã chú ý nhiềuđến sự lắp đặt của các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc Một

lĩnh vực được nhiều phòng thí nghiệm quan tâm là robot tự hành Các công trìnhnghiên cứu tạo ra robot tự hành bắt trước chân người hoặc súc vật Các loại robot nàycòn chưa có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, tuy nhiên các loại xe robot (robocar)lại nhanh chóng được đưa vào ứng dụng trong các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt.

Từ những năm 80, nhất là những năm 90, do áp dụng rộng rãi các ứng dụng kĩthuật về vi xử lý và công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp đã gia tăng, giáthành đã giảm đi rõ rệt, tính năng đã có nhiều bước tiến vượt bậc Nhờ vậy mà robotcông nghiệp đã có vị trí quan trọng trong các dây truyền tự động sản xuất hiện đại.1.2 Tìm hiểu về robot SCARA

Robot công nghiệp ngày nay kết hợp với các thiết bị ngoại vi tạo thành một hệthống và có thể lập trình điều khiển bằng máy tính để cho chúng hoạt động theo côngnghệ đã đặt ra Có rất nhiều Robot công nghiệp đang được sử dụng, trong đó có RobotSCARA hiện có trên phòng thí nghiệm thiết bị tự động hóa công nghiệp của bộ môn

và cụ thể là Robot SERPENT của hãng Feedback Robot SCARA (SelectivelyCompliant Articulated Robot Arm) có nghĩa là có thể lựa chọn dễ dàng khớp nối cánhtay Robot

Do chuyển động của Robot SCARA đơn giản, dễ dàng điều khiển nên nó được

sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp Tiêu biểu cho nhóm robot này ta nghiên cứuRobot Serpent

Trong đề tài này, Robot đã được thay đổi động cơ và cơ cấu encoder khác so vớinguyên bản

Robot SCARA ra đời vào năm 1979, đây là một kiểu tay máy có cấu tạo đặc biệtđược sử dụng nhiều trong các công việc lắp ráp các tải trọng nhỏ theo phương thẳngđứng

Robot SCARA bao gồm hai khớp nối và hai cánh tay Trên hai khớp nối sẽ gắnhai động cơ để cung cấp hai moment T1 và T2 điều khiển hai cánh tay l1 và l2 nhưhình vẽ:

Hình 1.1 Hình khớp cánh tay Robot 2 trục l1, l2.

Hình 1.2 Cấu tạo của mô hình Robot Scara

Hình 1.3 Mô hình Robot Scara của một số hãng

1.3 Giới thiệu về mô hình Robot Scara tại phòng thí nghiệm

Tình trạng ban đầu:

Hình 1.4 Mô hình robot tại phòng thí nghiệm

Tay robot có 3 bậc tự do có ba khớp xoay quanh trục và một xi lanh khí nén nhưHình 1.4

Ban đầu mô hình có động cơ ghép theo kiểu đồng trục, không qua pu-li nối,nhiệm vụ đặt ra là cần phải tháo bỏ toàn bộ hệ điều khiển và truyền động cũ, vệ sinh,bảo dưỡng lại các khớp

Thiết kế lại cơ cấu giá đỡ động cơ và dùng pu-li nối trục động cơ với trục củakhớp nối robot Giá đỡ sau khi thiết kế và lắp đặt như hình trên

BBĐ Động cơ Encoder Tải

SCARA

2.1 Cấu trúc tổng quan hệ truyền động điều khiển vị trí (quỹ đạo)

Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ truyền động điện điều khiển vị trí

Sơ đồ trên gồm 3 mạch vòng: mạch vòng dòng điện, mạch vòng tốc độ, mạchvòng vị trí

Hệ truyền động điện điều khiển vị trí thuộc loại hệ thống được sử dụng rộng rãitrong công nghiệp như trong cơ cấu truyền động cho tay máy, người máy, cơ cấu cándao máy cắt gọt kim loại, quay anten, kính viễn vọng… Tùy thuộc vào cơ cơ cấu màcông suất truyền động nằm trong dải rộng từ vài chục W đến hàng trăm kW

2.2 Hệ truyền động một chiều

Cho đến nay, động cơ điện một chiều vẫn còn dùng rất phổ biến trong các hệthống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ một chiều từ vài W đếnhàng MW

2.2.1 Cấu trúc chung của hệ truyền động một chiều

Theo hình trên, giải thích các kí hiệu:

- R φ : Bộ điều chỉnh vị trí

- R ω : Bộ điều chỉnh tốc độ

- R I : Bộ điều chỉnh dòng điện

- BBĐ: Là bộ nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển U dk, tạo ra xung điện áp

mở Mosfet đưa vào mạch cầu H Mosfet để tạo ra điện áp cấp cho động cơ

- I: I đặt, hay I phản hồi

- R: Các bộ điều chỉnh

- Đo: Khâu đo lường dòng điện, vận tốc, vị trí

Động cơ thường được dùng là động cơ điện một chiều Các động cơ điện đượccấp nguồn từ bộ biến đổi

Các bộ biến đổi thường dùng là các bộ chỉnh lưu có điều khiển Tiristor, các bộbiến tần Tranzitor… Các bộ điều khiển ở đây có hai chức năng là mang thông tin đểđiều khiển các thông số đầu ra bộ biến đổi

Hệ truyền động điện một chiều thường được phân loại:

- Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện điều chỉnh duy trì lượng đặt trướckhông đổi Ví dụ: Duy trì tốc độ không đổi, mô men không đổi

- Hệ điều chỉnh tự động tùy động (hệ bám) là hệ điều chỉnh vị trí, trong đó cầnđiều khiển tự động theo lượng đặt trước biến thiên tùy ý, chúng ta thường gặp ở

hệ truyền động quay ăng ten, quay radar, các cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kimloại…

- Hệ điều chỉnh tự động truyền động theo chương trình, thực chất là hệ điềukhiển vị trí nhưng đại lượng điều khiển phải tuân theo một chương trình địnhmức, thông thường đại lượng điều khiển ở đây là quỹ đạo chuyển động trongkhông gian phức tạp nên cấu trúc của nó thường gồm nhiều trục, chương trìnhđiều khiển được ghi bằng bìa, băng, đĩa từ… thường gặp các hệ điều khiển theochương trình trong trung tâm gia công cắt gọt kim loại, hoạt động của robottrong sản xuất

Bộ điều khiển dòng điện

Mạch điều

Phần ứng động cơ

Cảm biến

đo dòng điện

2.2.2 Mạch vòng dòng điện

Hình 2.2 Cấu trúc mạnh vòng điều khiển dòng điện động cơ điện một chiều

Mạch vòng dòng điện có nhiệm vụ tăng đáp ứng của dòng điện khi điều khiểnđộng cơ điện một chiều và nó cũng hạn chế dòng điện của động cơ không cho phépvượt quá ngưỡng cho phép Nhiệm vụ của bộ điều khiển là tính toán ra tín hiệu điềukhiển từ giá trị dòng điện sao cho nó bằng giá trị điều khiển trước sự tác động củanhiễu

Đối với động cơ điện một chiều bộ điều khiển dòng có thể tổng hợp theo haicách:

- Tổng hợp bộ điểu khiển Ri bỏ qua sức điện động phần ứng

- Tổng hợp bộ điều khiển Ri có tính đến sức điện động phần ứng

Trong trường hợp quán tính cơ rất lớn so với quán tính điện nghĩa là tại thời điểm

đó có thể xem sự thay đổi của dòng điện lớn hơn nhiều do với sự thay đổi của tốc độ

và tại những điểm đó xem như tốc độ không đổi Khi cần điều khiển chính xác thì tacần phải tính đến xác xuất điện của động cơ

Trong các hệ thống truyền động điện tự động cũng như trong hệ chấp hành thìmạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản có chức năng cơ bản của cácmạch vòng dòng điện là trực tiếp hoặc gián tiếp xác định momen kéo của động cơ,ngoài ra còn có chức năng bảo vệ, điều chỉnh gia tốc

Bộ điều khiển tốc độ

Mạch vòng dòng điện Kϕϕ

Đo tốc độ

Bộ điều khiển vị trí

Mạch vòng tốc độ

Hình 2.3 Sơ đồ khối mạch vòng tốc độ

2.2.4 Mạch vòng vị trí

Mạch vòng vị trí sẽ đo vị trí thông qua việc đo số xung encoder trả về, vị trí đođược so sánh với vị trí đặt Ta tính được sai số giữa vị trí đo và vị trí đặt, từ đó tín hiệusai lệch được đưa vào bộ điều chỉnh vị trí R φ để làm giảm sai lệch vị trí về mức thấpnhất có thể

Hình 2.4 Sơ đồ khối mạch vòng vị trí

2.3 Hệ truyền động servo xoay chiều

Động cơ servo là thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển chuyển động vịtrí Để hoạt động được, ta phải kết nối động cơ servo với các phần cứng, phần mềm hỗtrợ điều khiển chuyển động của hãng, mỗi hãng sẽ có phần cứng và phềm mềm điềukhiển khác nhau.

Động cơ điện servo được ghép nối với các máy móc để thực hiện các lực dichuyển tịnh tiến, quay vv các thiết bị này chuyển động theo yêu cầu của ứng dụng

Hình 2.5 Động cơ servo và driver điều khiển

Động cơ servo thường được sử dụng trong các hệ điều khiển truyền động để cấplực trong một khoảng thời gian nhất định, với những yêu cầu về điều khiển chính xác

vị trí như máy CNC, máy cắt vv

Để động cơ servo hoạt động được như vậy, ta cần phải điều khiển mô men, tốc

độ và vị trí tùy theo yêu cầu của ứng dụng mà chọn đại lượng cần điều khiển

2.3.1 Cấu trúc chung

Cấu trúc chung của động cơ servo để hoạt động chính xác, ta cần phải kết hợpvới:

- Bộ điều khiển: Thông thường là PLC hoặc bộ điều khiển chuyển động MotionControl sẽ chạy chương trình điều khiển để thực hiện đúng theo yêu cầu kỹthuật của ứng dụng

Phản hồi Xác định

sai số

Triệt tiêu sai số

Đo lường

Tín hiệu điều khiển

- Bộ điều khiển động cơ: Thiết bị điện tử có chức năng cung cấp đủ năng lượngcho động cơ theo đúng cách, đúng thời điểm

- Bộ mã hóa xung vòng quay: Tạo phản hồi cho hoạt động của động cơ

Bộ điều khiển và động cơ servo cùng hoạt động để vận hành trong chế độ mạchvòng kín

Hình 2.6 Sơ đồ mạch kín phản hồi trong hệ thống động cơ servo

Khi sử dụng mạch vòng phản hồi, vị trí thực tế, vận tốc hay mô men của động cơservo được so sánh với giá trị lệnh chuyển động và khi có bất kì sai số nào giữa cáccặp giá trị trên đều được xác định

Sau đó, bộ điều khiển động cơ servo sẽ sử dụng các sai số này để điều chỉnh hoạtđộng của động cơ theo thời gian thực sao cho quá trình hoạt động của động cơ đáp ứngđược yêu cầu của ứng dụng

Mạch vòng điều khiển được xử lý bởi bộ điều khiển động cơ servo, bộ điều khiểnchuyển động hoặc cả hai tùy thuộc vào yêu cầu điều khiển

Để đạt được chuyển động mong muốn cho ứng dụng, chúng ta có thể tách riêngcác mạch vòng điều khiển cho vị trí, vận tốc và mô men

Không phải tất cả các ứng dụng đều bắt buộc phải bao gồm cả ba dạng mạchvòng điều khiển vừa nêu Nhiều ứng dụng chỉ cần có 2 mạch vòng dòng điện, mạchvòng tốc độ dùng để điều khiển tốc độ Nhiều ứng dụng lại cần có cả ba mạch vòngđiều khiển để điều khiển vị trí

2.3.2 Mạch vòng dòng điện

Mạch vòng dòng điện hay còn gọi là điều khiển mô men

Momen của động cơ servo là lực tạo ra từ chuyển động quay của rotor động cơ

Momen tạo ra tỉ lệ thuận với dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator củađộng cơ Dòng điện hiệu dụng càng cao, momen sinh ra càng lớn.

Bộ điều khiển động cơ servo đo trị số dòng hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator

và dùng giá trị này để tự động điều chỉnh dòng điện động cơ theo thời gian thực nhằmđáp ứng được yêu cầu của momen ứng dụng

2.3.3 Mạch vòng tốc độ

Tốc độ ở đây được hiểu là vận tốc và chiều quay của động cơ servo

Khi động cơ servo tăng tốc hoặc giảm tốc, bộ mã hóa xung vòng quay sẽ gửi vậntốc và chiều quay thực tế tới bộ điều khiển động cơ servo hoặc gửi trực tiếp tới bộ điềukhiển chuyển động

Mạch vòng tốc độ sẽ so sánh tốc độ đặt với tốc độ hiện tại, dựa vào sai số tốc độ

và các thông số căn chỉnh trong mạch vòng, bộ điều khiển động cơ sẽ tự động điềuchỉnh vận tốc động cơ theo thời gian thực để đạt được các yêu cầu của ứng dụng.Theo cách này, động cơ servo sẽ thực hiện đúng theo các thông số đã đặt ngay cảkhi điều kiện vận hành thay đổi Ví dụ như, nếu động cơ servo truyền động cho một cơcấu có tải trọng lớn, động cơ sẽ rất khó để giảm tốc Trong trường hợp này, động cơ cóthể tăng momen nghịch để dừng tải trong khoảng thời gian và khoảng cách theo yêucầu của công nghệ

2.3.4 Mạch vòng vị trí

Vị trí được hiểu là vị trí góc tuyệt đối của trục động cơ servo hoặc tải trong vàitrường hợp là vị trí của thiết bị truyền động bởi động cơ servo

Khi động cơ servo thay đổi vị trí, bộ mã hóa xung vòng quay của động cơ servo

sẽ gửi phản hồi vị trí thực tế của trục động cơ tới các bộ điều khiển động cơ servo hoặc

có thể gửi tín hiệu trực tiếp tới bộ điều khiển chuyển động

Mạch vòng vị trí sẽ tiến hành so sánh vị trí đặt và vị trí thực tế, từ sai số nhậnđược và các thông số căn chỉnh trong mạch vòng, bộ điều khiển tự động điều chỉnh vịtrí trục quay của động cơ theo thời gian thực để triệt tiêu sai lệch vị trí

Theo cách này, động cơ servo sẽ thực hiện chính xác theo thông số đã đặt trướcngay cả khi điều kiện vận hành thay đổi Ví dụ như, nếu thiết bị truyền động bởi động

cơ servo trở nên khó di chuyển, bộ điều khiển động cơ servo sẽ điều khiển tăngmomen sinh ra hoặc điều khiển động cơ vận hành trong khoảng thời gian lâu hơn đểđạt được vị trí mong muốn bất chấp ma sát của cơ cấu truyền động

2.4 Kết luận

2.4.1 Chọn phương án

Qua quá trình khảo sát mô hình robot cần tái tạo lại, với yêu cầu về công nghệkhông quá phức tạp cùng với chi phí hợp lý, nhóm chúng em đã chọn phương án thiết

kế mô hình Robot Scara sử dụng hệ truyền động một chiều bởi vì những lí do sau:

- Về động cơ điện một chiều công suất nhỏ thì phù hợp với mô hình robot tạiphòng thí nghiệm

- Về hệ truyền động thì động cơ DC có tính khả thi cao để thực hiện toàn bộ cácmục tiêu đề ra và phù hợp với chi phí cũng như trình độ

- Chọn động cơ có sẵn hộp số với đáp ứng phù hợp để thực hiện cho việc lắp đặt

Ta cần một động cơ có công suất phù hợp để ghép nối với mô hình

Nhóm chúng em đã chọn dùng động cơ DC Chihai Motor ABHLL DC 24V như sau:

CHP-36GP-555-Hình 2.7 Động cơ DC dùng cho mô hình Robot Scara.

- Điện áp định mức: 24V, công suất định mức 100W

- Động cơ có tích hợp sẵn Encoder 2 kênh phục vụ cho việc đọc xung, thích hợpcho việc ghép nối thêm với các vòng điều khiển tốc độ với vị trí

- Động cơ chọn có khả năng quay khoảng 89(vòng/phút) khi không tải, và khi đủtải thì khoảng 60(vòng/phút)

- Động cơ có hộp số truyền lực của hộp số có tỉ số là 139, tức là tốc độ thật củađộng cơ khi qua hộp số bị giảm đi 139 lần

Với các thông số như vậy, ta thấy động cơ DC có hộp số đã chọn khá thích hợpcho việc ghép nối và điều khiển mô hình Robot Scara

2.4.2 Mục tiêu và nhiệm vụ

- Mục tiêu đặt ra là thiết kế mạch điều khiển và mạch lực để phục vụ cho việcđiều khiển động cơ điện một chiều đã chọn, có yêu cầu đảo chiều quay

- Mạch thiết kế phải đảm yêu cầu đáp ứng mô men ổn định cho động cơ

- Thiết kế phần mạch lực và mạch điều khiển để điều khiển, mỗi một động cơ cầnmột mạch lực và một mạch điều khiển Ở đây để điều khiển ba động cơ thì cần

ba bộ mạch lực và mạch điều khiển

- Tính toán thiết kế mạch vòng dòng điện để về sau kết hợp thêm với hệ điềukhiển tốc độ và vị trí

Chương 3 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG

ĐIỆN CHO KHỚP ROBOT

3.1 Thiết kế mạch lực

3.1.1 Phân tích phương án mạch lực

a) Chỉnh lưu

Chỉnh lưu đảo chiều:

Hình 3.1 Chỉnh lưu đảo chiều đấu song song ngược

Chỉnh lưu đảo chiều thực ra là gồm 2 bộ chỉnh lưu, có thể đấu song song ngượcvới nhau hoặc đấu chéo với nhau Tuy nhiên thực tế thường dùng sơ đồ đấu song songngược nhau Các bộ chỉnh lưu có thể là chỉnh lưu hình tia hoặc chỉnh lưu cầu Khiđộng cơ quay thuận hay ngược thì tín hiệu điều khiển sẽ quyết định bộ chỉnh lưu nào

sẽ hoạt động trong hai bộ vẽ làm việc

Hình 3.2 Chỉnh lưu cầu tải RL.

Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điển hình với với dải công suất thấp và được sửdụng rộng rãi trong thực tế Một trong những ưu điểm của chỉnh lưu cầu chính làkhông nhất thiết phải có biến áp nguồn Khi có điện áp tải ra phù hợp với cấp điện ápxoay chiều ta có thể mắc nối tiếp trực tiếp mạch chỉnh lưu vào điện lưới

Nhược điểm chung của các bộ chỉnh lưu là tổn hao nhiều trên van, độ đập mạchdòng điện khá lớn, hiệu suất thấp Vì vậy rất khó để sử dụng trong các hệ thống đòi hỏitốc độ áp ứng nhanh

b) Xung áp đảo chiều

Đây là phương án dùng mạch băm xung một chiều có đảo chiều

Bộ biến đổi xung áp đảo chiều dùng van điều khiển hoàn toàn có khả năng thựchiện điều chỉnh điện áp và đảo chiều dòng điện phụ tải Trong các hệ truyền động tựđộng thường có yêu cầu đảo chiều động cơ, do đó bộ biến đổi này hay được sử dụng

để đảo chiều quay động cơ Hoạt động của sơ đồ phụ thuộc vào cách phối hợp điềukhiển 4 van lực, có ba phương pháp được dùng:

- Điều khiển riêng

- Điều khiển không đối xứng

- Điều khiển đối xứng

Hình 3.3 Băm xung một chiều có đảo chiều sơ đồ cầu.

Xung áp đảo chiều có nhiều ưu điểm như hiệu suất cao vì tổn hao ở van dẫn bé

Độ chính xác cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường Ngoài ra các bộ bămxung cũng có nhược điểm như là tần số đóng cắt lớn gây ra nhiễu cho các thiết bị xungquanh

3.1.2 Kết luận

Như đã trình bày ở mục 3.2.2 (phân tích các phương án mạch điều khiển) Hệthống động cơ điện một chiều cho khớp robot là một hệ thống có những yêu cầu nhưđảo chiều dòng điện cũng như tốc độ đáp ứng nhanh Kết hợp với những phân tíchmạch băm xung đảo chiều ở trên ta có thể thấy thằng bộ băm xung đảo chiều có nhiều

ưu điểm hơn so với chỉnh lưu đảo chiều trong việc sử dụng cho mô hình robot này Vìvậy, trong đề tài thiết kế mô hình Robot Scara lần này em đã chọn phương án bămxung có đảo chiều cho thiết kế mạch lực

3.1.3 Thiết kế mạch lực

a) Tính toán, chọn van bán dẫn MOSFET

Ta chọn van theo 2 tiêu chí chính đó là tiêu chí về dòng điện và tiêu chí về điệnáp

Tiêu chí dòng điện: Với nguồn cấp của mạch lực là 24 VDC, điện trở tính toáncủa động cơ là 3Ω, vậy ta có dòng điện lớn nhất có thể chạy trong động cơ là:

I max=24

Ta chọn hệ số dự trữ dòng điện là 1,5 Vì vậy ta có:

I tbv=1,5 Imax=1,5.8=12( A ) (3.2)

Chỉ tiêu điện áp: Với điện áp nguồn cấp là 24 VDC cho nên điện áp ngược màvan phải chịu là 24 VDC, chọn hệ số dự trữ điện áp là 2 Ta có:

Mạch băm xung áp cần nguồn là nguồn một chiều và nguồn acqui hoặc adapter

Do quá trình chuyển mạch, khóa van xảy ra rất nhanh: tần số phát xung lên đến30kHz nên ta chọn sơ đồ mạch lực là mạch cầu H dùng các phần tử bán dẫn

Đây là mạch cầu H mẫu dùng MOSFET Việc thiết kế sẽ giúp mạch cầu H hoạtđộng ổn định, không nóng, điều khiển được công suất lớn và an toàn cho các mạchđiều khiển phía sau Đây là một mạch cầu H không quá phức tạp nhưng khả năng làmviệc của nó không hề kém chút nào

Chế độ đóng cắt mạch cầu H:

Trước hết, chúng ta phân tích từ chế độ làm việc cơ bản nhất của cầu H đó làđóng cắt, điều khiển chiều quay

Vấn đề sẽ chẳng có gì nếu chạy ở chế độ không tải Khi đó dòng điện qua tải khánhỏ Trở lại vấn đề trên khi tải hoạt động như hình trên, để đơn giản,chúng ta có thểcoi nam châm điện như một điện trở, Q1 và Q2 ở chế độ bão hòa có điện trở Rds vàchúng ta sẽ có 3 điện trở mắc nối tiếp nhau, linh kiện nào có điện trở càng lớn tức làcông suất của linh kiện đó càng lớn Đối với MOSFET thì công suất càng lớn thì càngnóng Nhiệt độ khiến MOSFET rất dễ hỏng Tùy vào giá mà có thể chọn các loạiMOSFET có nội trở Rds khác nhau Vì vậy Rds càng bé càng tốt, nhưng nên chọn saocho nội trở của MOSFET kênh P và N gần như nhau

đề còn lại với MOSFET khi nó đang ở chế độ chuyển mức lôgic (Đóng - Ngắt vàngược lại) Tại đây MOSFET làm việc ở chế độ khuếch đại, có nghĩa là nội trở của nótăng cao Thời gian xảy ra khuếch đại rất ngắn nhưng cũng ảnh hưởng 1 phần đến sựnóng lên của MOSFET Chúng ta không nên để trễ chuyển mức của MOSFET quá cao(sẽ làm nóng MOSFET) nhưng cũng không được để quá nhỏ vì tốc độ đóng cắt quánhanh sẽ khiến áp ngược tăng rất cao khi ngắt MOSFET và dòng cũng tăng nhanh khi

mở MOSFET

b) Tính chọn mạch đệm bảo vệ (Snubber circuit)

Mạch đệm còn được gọi là mạch hỗ trợ, là các phần tử được đấu thêm cạnhMosfet nhằm hỗ trợ chủ yếu trong các giai đoạn khóa mở của nó Vì vậy nhiệm vụ củamạch này là :

- Đảm bảo cho Mosfet luôn nằm trong vùng làm việc an toàn

- Hạn chế các tốc độ tăng áp du/dt và dòng điện di/dt

- Hạn chết các xung áp và xung dòng

- Giảm tổn hao công suất trong quá trình động mở van

- Chuyển sự phát nhiệt trên van sang các phần tử hỗ trợ

- Giảm sóng nhiễu phát sinh khi van hoạt động

Hiện nay có 2 loại mạch đệm hay được dùng là RC (điện trở mắc nối tiếp với tụđiện) và RCD (điện trở, tụ điện, diot) Đối với loại mạch đệm RC và RCD thì mạchđệm RCD được đánh giá cao hơn mạch đệm RC ở ba điểm :

- Cho phép giảm xung điện áp đỉnh

- Giảm tổn thất chuyển mạch trên van và mạch đệm

- Đảm bảo cho van làm việc trong vùng an toàn chắc hơn

Tuy nhiên trong thiết kế này chúng ta có thể sử dụng mạch đệm RC

Q1 RQ

CQ

Cp Lp

Hình 3.5 Mạch đệm bảo vệ van

Trong đó: C pvà L p là tụ điện và điện cảm kí sinh của Mosfet

Đối với van được chọn là IRF3205 có các giá trị C p = 300 pF và L p = 12,5 nF tacó:

- Tính:

C Q=2 Cp=2.300 pF=600 pF (3.4)

Ta chọn loại tụ tiêu chuẩn là 680pF

Khi dòng tải động cơ lớn hơn 5(A) thì cầu chì sẽ đứt và động cơ được bảo vệ.

d) Tính toán mạch DRIVER cho MOSFET

Bước 1: Xác định công suất mạch Driver

- Năng lượng cần thiết để nạp điện cho các tụ kí sinh C GS và C GD:

I Gmax=(U Gmax−U Gmin)/(R G+R¿) (3.10)

- Điện trở R G có tác dụng làm giảm t on , t off, giảm tốc độ tăng áp dU DS/dt (cần lựachọn theo yêu cầu)

Hình 3.6 Đặc tính V GS=f(Q G) của MOSFET IRF3205.

Tính toán công suất và dòng đầu ra yêu cầu từ mạch Driver cho MOSFETIRF3205 với tần số băm xung f sw=30 kHz, U GSmin=0 V ;UGSmax=12 V

- Từ đồ thị đặc tính để đưa điện áp U GS từ 0 lên 12V cần Q G=100 nC

- Năng lượng cần thiết :

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý sử dụng mạch Driver IRF2104 cho MOSFET.

3.2 Thiết kế và tính toán mạch điều khiển

3.2.1 Các yêu cầu chung với mạch điều khiển

- Tạo được xung mở MOSFET có biên độ điện áp lớn hơn 10V, độ rộng theo yêucầu điều khiển Tạo được xung khóa MOSFET có biên độ điện áp là 0V, độrộng theo yêu cầu

- Tạo được 4 kênh điều khiển 4 van MOSFET riêng biệt

- Có khả năng chống nhiễu xung điều khiển đưa vào van

- Đảm bảo các van đóng, mở an toàn tức là nhóm van này khóa chắc chắn thìnhóm van còn lại mới được mở và phạm vi điều chỉnh góc điều khiển γmin đếnγmax tương ứng với phạm vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực

- Tần số làm việc của mạch điều khiển là F sw = 30kHz

3.2.2 Nguyên lí điều khiển

Mạch điều khiển băm áp một chiều có nhiệm vụ xác định thời điểm mở và khoávan bán dẫn trong một chu kì chuyển mạch Như đã biết ở trên, chu kì đóng cắt vannên thiết kế cố định Điện áp tải khi điều khiển được tính

Hình 3.8 Nguyên lí điều khiển băm xung một chiều.

Mạch điều khiển cần đáp ứng yêu cầu điều khiển bằng các lệnh theo

một nguyên tắc nào đó

Để điều khiển với chu kì đóng cắt T ck không đổi cần phải điều khiển khoảng thờigian dẫn của van bán dẫn trong chu kì đóng cắt

Nguyên lí điều khiển thời gian dẫn của các van bán dẫn trong băm xung

một chiều có thể thực hiện như sau

Tạo một điện áp tựa dạng điện áp răng cưa (hay điện áp tam giác) với một tần số

f xác định khá cao Dùng một điện áp một chiều (làm điện áp điều khiển U dk) so sánhvới điện áp tựa Tại thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển thì phát lệnh mởhoặc khoá van bán dẫn

Nguyên lí điều khiển bộ băm xung một chiều Điện áp tựa U rc so sánh với điện ápđiều khiển U dk Tại các thời điểm 0, t1, t2 U rc = U dk sẽ phát lệnh mở hay khóa vanbán dẫn Tại các sườn lên của điện áp tựa U rc phát lệnh mở van bán dẫn, tại sườnxuống của U rcsẽ phát lệnh khoá van Theo cách đó các van bán dẫn sẽ mở tại 0, t2,t4 , và khoá tại t1, t3, t5

3.2.3 Phân tích phương án mạch điều khiển

a) Phương pháp điều khiển riêng

- Nguyên lý:

Trong phương pháp này các van được chia thành hai nhóm Q1, Q2 và Q3, Q4.Hai nhóm van không làm việc đồng thời, mỗi nhóm phụ trách một chiều của dòng điện

tải và hoạt động khi chiều dòng điện do nhóm phụ trách Đến lượt mình, trong mỗinhóm các van cũng không chạy giống nhau, thường một van luôn luôn được điềukhiển mở, chỉ có một van còn lại được đóng ngắt theo nguyên lý băm xung.

Q1 Q2

t t

It

t E

Q2

t0

t t

2T T

T

I2

I1

Hình 3.9 Băm xung đảo chiều, điều khiển riêng

Trong khoảng (0 – t0), dòng điện i1 chảy từ nguồn E qua Q1 - tải - Q2 rồi vềnguồn, nên ta có U t = E

Trong khoảng thời gian từ (t0 – T), điều khiển khóa van Q2, dòng điện buộc phảitiếp tục chảy theo chiều cũ nên dòng i2 sẽ chảy qua Diode D3, có nghĩa là tải bị ngắnmạch và do đó U t = 0 Nếu trong giai đoạn này năng lượng tích lũy ở điện cảm đã kịpphóng hết thì dòng tải về được đến không và mạch sẽ rơi vào chế độ dòng điện giánđoạn

Hình dưới là sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển BXMC đảo chiều theo nguyên lýđiều chỉnh độ rộng xung (PWM) cho một chiều dòng tải Để điều khiển hai chiều dòngtải cần có khâu xác định chiều dòng điện theo tín hiệu chủ đạo (U cd) để cho phép khốiđiều khiển của từng chiều hoạt động.

Khâu này sử dụng hai Opamp làm bộ so sánh điện áp chủ đạo với điện ápngưỡng đặt bởi biến trở P1 và P2:

- Khi điện áp chủ đạo dương và U cd > U ng(đặt nhờ P1) thì OP2 sẽ lật lên mứccao, tương ứng logic “1” cho phép nhóm thuận Q1, Q2 hoạt động

- Khi điện áp chủ đạo âm và U cd < U ng (đặt nhờ P2) thì OP3 lật lên mức cao,tương ứng mức logic “1” cho phép nhóm thuận Q3, Q4 hoạt động

KDX KDX KDX KDX

UgQ1 UgQ2 UgQ3 UgQ4 Ucd

Phân phối xung

Phát xung chủ đạo

Tạo điện áp răng cưa

So sánh tạo xung

Bộ điều chỉnh

Uss ( t o)

Uph

Khối xác định góc dẫn van to

a)

Hạn chế Ymin + Ymax

du/dt Khối xác định

t0 chiều thuận Uph

Ucd

KDX KDX

KDX KDX

UgQ1 UgQ2

UgQ3 UgQ4

Khâu xác định chiều dòng +E

-E

Ut

Un Thuận

Ngược

P1 P2

Khối xác định t0 chiều ngược du/dt

t Ut

t

Kϕhoảng chết

Ucd Up1 Up2 Uph

Un

b)

c) Đồ thị điện áp ra khâu xác định chiều dòng tải theo điện áp chủ đạo.

Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển băm xung một chiều có đảo chiều

b) Băm xung một chiều đảo chiều dùng phương pháp điều khiển đối xứng

- Nguyên lý:

Trong phương pháp này, các van cũng được chia thành hai nhóm Q1, Q2 và Q3,Q4; tuy nhiên chúng cùng hoạt động ở bất cứ chiều dòng tải nào Van cùng nhóm đượcđiều khiển như nhau (cùng mở hoặc cùng khóa), nhưng hai nhóm lại được điều khiểntrạng thái trái: điều khiển mở nhóm này thì phải điều khiển khóa nhóm kia và ngượclại

Hình dưới đây là đồ thị điều khiển 4 van, qua đó có:

Trong khoảng thời gian (0 – t0): Q1, Q2 mở còn Q3, Q4 khóa nên U t = E

Trong khoảng t = (t0 – T): Q3, Q4 mở còn Q1, Q2 khóa nên U t = -E

Q1,Q2 Q3,Q4

t0 T

t t

t0 T

Ut

t +E

- Với γ=0,5 thì điện áp tải bằng không

Như vậy vẫn chỉ điều chỉnh tham số γ trong phạm vi (0 – 1) đã làm điện áp ra tảikhông những thay đổi về giá trị mà cả về dấu, tức là đảo chiều được

Tuy vậy, nguyên lý điều khiển nêu trên chưa phản ánh quá trình xảy ra thực sựtrong mạch, ta đang xét lại quá trình hình thành dòng điện ra với tải tổng quát RLE.Trong khoảng (0 – t0) : Q1, Q2 mở còn Q3, Q4 khóa nên dòng điện từ nguồn Equa Q1 – tải – Q2 rồi về nguồn, nên ta có U t = E.

Vào thời điểm t0, hai van Q1, Q2 bị khóa Q3, Q4

- Điều khiển theo phương pháp đối xứng

t t

Ut

t +E

b)

c) Q4

Q1

Q2 Q3

Hình 3.12 Hình băm xung đảo chiều điều khiển đối xứng, các chế độ dòng điện

Hai đồ thị cuối cùng ở hình thể hiện trạng thái dòng điện trong các trường hợpvừa nói trên Như vậy với phương pháp điều khiển này không thể có chế độ dòng điệngián đoạn, dòng điện sẽ liên tục chảy, hoặc theo chiều này hoặc theo chiều kia Nếuđiện cảm lớn mạch sẽ hoạt động ở chế độ 4 van (2 mosfet và 2 diode)