nghiên cứu khái quát về truyền động điện cho các trục tháo-trục quấn.thiết kế giám sát giữ tốc độ, sức căng không đổi cho các động cơ truyền động sử dụng động cơ một chiều

Lời giới thiệu
Ngày nay tự động hóa công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc
phát triển nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt trong dây chuyền sản xuất tự động hiện
đại truyền động điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất
và chất lượng sản phẩm Việc tăng năng suất của máy và giảm giá thành của
thiết bị là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hóa
nhưng chúng lại mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức
tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị. Vì vậy việc lựa chọn một hệ
thống truyền động điện và tự động hóa thích hợp cho máy là một bài toán
khó.Nội dung đồ án môn học của em là” nghiên cứu khái quát về truyền động
điện cho các trục tháo-trục quấn.Thiết kế giám sát giữ tốc độ, sức căng không
đổi cho các động cơ truyền động sử dụng động cơ một chiều”. Đây là đề tài có
tính ứng dụng cao trong tự động hóa công nghiệp.
1

Chương 1: Giới thiệu chung về hệ truyền động điện trục tháo-trục quấn
1.1. Khái quát về hệ truyền động điện cho các trục tháo-trục quấn.
Hệ truyền động trục tháo – trục quấn là hệ truyền động nhiều động cơ,
thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất liên tục, trong đó vật liệu đồng
thời chạy qua nhiều phần truyền động của thiết bị công nghệ, mỗi một truyền
động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp hoặc tốc độ không đổi gắn với yêu
cầu chung của hệ.
Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động điện cho trục tháo trục quấn là phải ổn
định tốc độ và giữ sức căng không đổi cho tất cả các động cơ truyền động hay
phải đảm bảo tốc độ dài của băng vật liệu không đổi.Đây là vấn đề rất khó khăn
và phức tạp vì tốc độ truyền động cần phải thay đổi phụ thuộc vào đường kính
các cuộn vật liệu.
Trong sản xuất công nghiệp ta hay gặp hệ truyền động trục tháo – trục
quấn ở các máy cán liên tục, các băng tải vận chuyển liên tục, máy dệt, sản xuất
cáp , máy xeo giấy
1.1.1. Giới thiệu về dây truyền cán liên tục

Hình 1.1: Sơ đồ mô tả công nghệ cán
Sơ đồ công nghệ máy cán liên tục ở đây gồm có các hộp cán ,một trục
tháo và một trục quấn. Để đảm bảo lực căng băng vật liệu (thép) không đổi thì
hệ truyền động nhiều động cơ cho máy cán liên tục yêu cầu phải ổn định tốc độ
với tỉ lệ giữa tất cả các trục cán. Trục tháo và trục quấn ở máy CNgLT thực hiện
việc quấn hay tháo riêng.Ở máy cán QTN thì thực hiện lúc quấn ,lúc tháo.
1.1.2. Giới thiệu chung về dây chuyền băng tải
Băng tải là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên chở hàng dạng hạt,
cục, khối theo phương nằm ngang, hoặc theo mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng
2
không lớn hơn 30
0
). Kết cấu của một băng tải cố định được biểu diễn trên (hình
1-1).
* Nguyên lý làm việc chung:
Băng tải 7 chở hàng di chuyển trên các con lăn đỡ 12 và con lăn đỡ dưới
11. Các con lăn được lắp trên một khung làm giá đỡ 10. Truyền động kéo băng
tải nhờ hai tang: tang chủ động 8 và tang thụ động 5. Tang chủ động 8 gá chặt
trên hai giá đỡ và nối với trục động cơ truyền động qua hộp giảm tốc. Tạo ra sức
căng ban đầu của băng tải nhờ cơ cấu kéo căng gồm đối tượng 1, cơ cấu định vị
và dẫn hướng 2, 3 và 4. Băng tải vận chuyển vật liệu từ nơi phát 6 đến nơi nhận
9.
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
7
12
11
11
10
Hình 1.2: Kết cấu băng tải cố định
* Ưu nhược điểm của việc sử dụng dây truyền băng tải:
-Ưu điểm:
Vận chuyển được liên tục, khối lượng vận chuyển lớn, là hệ thống đáp
ứng được tốt với các công nghệ tự động hoá cao. Tiết kiệm được sức lao động,
năng suất làm việc cao.
-Nhược điểm:
Vốn đầu tư xây dựng dây truyền băng tải lớn, tuyến băng phải thẳng, khó
thay đổi vị trí công tác, thiết kế chỉ để phục vụ công việc có khối lượng đã chọn
3
sẵn, khi muốn thay đổi dây truyền vận tải khác ví dụ vận tải loại sản phẩm có
kích thước và hình dạng lớn thì phải thay đổi phần lớn hệ thống gây nhiều khó
khăn và tốn kém về kinh tế.
1.1.3. Giới thiệu dây chuyền sản xuất cáp điện
Cấu trúc của dây chuyền sản xuất cáp điện được thể hiện như hình sau:
Hình 1.3: Dây chuyền sản xuất cáp
* Bộ phận tạo sợi cáp gồm:
- NL: là khu vực cho nguyên liệu vào để tạo sợi cáp.
- Pay-off 1, 2: bộ phận này dùng để xoắn cáp lại với nhau.
* Bộ phận tạo vỏ bọc cho cáp:
- Extruder: dùng động cơ 1chiều kích từ hỗn hợp DM1 để tạo vỏ bọc cho dây
cáp.
* Bộ phận quấn dây:

- Caterpilar: là giàn kéo cáp được truyền động bởi động cơ 1 chiều kích từ hỗn
hợp DM2.
- Take-up: là phần quấn cáp được truyền động bởi động cơ 1 chiều kích từ hỗn
hợp DM3.
* Nguyên lý hoạt động của dây chuyền sản xuất cáp điện:
Đầu tiên nguyên liệu được đưa vào nấu nóng chảy sau đó đưa khuôn định
hình và được kéo thành sợi. Trong quá trình này có kết hợp làm lạnh bằng các
Cylinder cooling blower. Tuỳ theo cách lắp đầu hình mà ta có thể cho ra 1 hoặc
2 sợi dây cáp. Qua phần PAY-OFF 1 và PAY- OFF 2 các dây cáp được xoắn với
nhau( nếu là cáp xoắn ) hoăc đi riêng rẽ( nếu là cáp 1 sợi) Rồi sau đó cáp đi qua
phần động cơ đùn nhựa( Extruder ) để phun lớp nhựa bọc dây cáp. Tiếp tục cáp
được kéo bởi động cơ giàn kéo( Caterpilar ) qua phần Traveser đến phần trụ
4
quấn cáp( Take-up ). Sau khi cáp được quấn đầy trên 1 trụ thì sẽ tự động thay
trụ mới vào và tiếp tục quấn trụ cáp mới.
Trong suốt quá trình từ việc tạo ra sợi cáp đến quấn cáp tốc độ giữa các
động cơ truyền động phải được thay đổi cho phù hợp với sự thay đổi của
mômen( hay chính là sức căng của dây cáp ), và giữa các động cơ luôn phải có
một tỉ lệ nhất định giữa tốc độ và mômen để đảm bảo được chất lượng cáp. Đặc
biệt khi cáp được quấn vào trụ việc đồng bộ hoá tốc độ và mômen là rất quan
trọng.
1.1.4. Giới thiệu về máy xeo giấy
Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ máy xeo giấy
Giấy được tạo thành băng từ dạng bột lỏng qua phần ép thành băng qua
công đoạn sấy khô đưa sang công đoạn cán ép đưa tới cuộn cuốn. Công nghệ
cuộn giấy yêu cầu hệ truyền động nhiều động cơ. Phần thứ nhất là các trục
truyền động nối các băng lọc và các băng dạ được tiến hành theo một vòng kín.
Phần thứ hai từ công đoạn sấy, cán ép và cuộn cuốn chỉ có liên hệ với nhau bởi
băng giấy. Để đảm bảo chất lượng giấy, máy xeo giấy có yêu cầu truyền động
rất phức tạp nó bao gồm cỡ hàng chục truyền động, đảm bảo truyền động băng

giấy chạy liên tục từ dạng bột lỏng thành dạng cuộn giấy, không được đứt quãng
và bề dày phải đồng đều. Yêu cầu hệ truyền động nhiều động cơ không những
phải đảm bảo ổn định tốc độ mà còn phải đảm bảo sức căng băng giấy phải
không đổi, tốc độ cuộn cuốn phải thay đổi sao cho tốc độ dài không đổi và sức
căng theo yêu cầu.
5
1.2. Đặc điểm của hệ truyền động điện trục tháo- trục quấn sử đụng động
cơ xoay chiều.
Hệ truyền động điện cho trục tháo trục quấn cần thỏa mãn những yêu cầu
sau:
- Chế độ làm việc là dài hạn (thời gian nghỉ cỡ 10% thời gian làm việc).
- Duy trì sức căng của băng vật liệu trong mọi chế độ làm việc với sai số
%10
±<∆
T
.
- Duy trì hiệu số sức căng của trục tháo hay trục quấn lúc đầu và lúc cuối không
quá 10% (vì trong quá trình quấn và tháo đường kính rulô thay đổi kéo theo tốc
độ dài và sức căng cũng thay đổi).
- Động cơ trục tháo chỉ làm việc ở chế độ động cơ khi thay rulô và điều chỉnh để
đưa đầu băng vật liệu vào máy.
- Sức căng duy trì ở trục tháo thường là 0,4 – 3,5T
- Khác với động cơ trục tháo động cơ trục quấn luôn làm việc ở chế độ động cơ
và thường có công suất lớn hơn để đảm bảo sức căng lớn hơn đến 12T và có tốc
độ 0-25ms.
- Một vấn đề cần lưu ý nữa với truyền động trục tháo trục quấn là khi máy tăng
tốc độ (lúc mở máy) và giảm tốc (lúc dừng máy) hay khi thay đổi tốc độ công
nghệ thì trong mạch phần ứng sẽ xuất hiện các thành phần động của dòng điện.
Dòng điện động này phụ thuộc mức độ gia tốc, giảm tốc và đường kính của rulô
khi tốc độ thay đổi.

- Nếu các dòng này không được bù trừ thì sức căng băng vật liệu sẽ bị thay đổi
rất rõ rệt. Ví dụ đối với trục quấn thì băng vật liệu sẽ bị võng khi máy tăng tốc
do sức căng giảm mạnh hoặc bị kéo căng quá mức khi máy giảm tốc.
1.3. Tổng quan về động cơ điện xoay chiều.
Trong các hệ truyền động điện trục tháo trục quấn thường dùng động cơ
một chiều .Tuy nhiên trong đồ án này lại giám sát về hệ truyền động điện xoay
chiều. Động cơ không đồng bộ là loại động cơ điện xoay chiều được sử dụng
rộng rãi có khả năng điều chỉnh tốc độ tương đối tốt nhờ biến tần. Động cơ
không đồng bộ là động cơ mà tốc độ của roto khác tốc độ của từ trường quay
trong máy.Sau đây ta sẽ xem xét cụ thể loại động cơ này.
6
1.3.1. Cấu tạo
a.Phần tĩnh(stato).
Stato có cấu tạo gồm vỏ máy,lõi sắt và dây quấn
* Vỏ máy.
Vỏ máy làm nhiệm vụ bảo vệ mạch từ và giữ chặt lõi thép Stator,vỏ có dạng trụ
rỗng, có chân để cố định máy trên bệ và có hai nắp máy ở hai đầu để đỡ trục
máy và bảo vệ phần đầu dây quấn.Các máy có công suất nhỏ thì vỏ làm bằng
nhôm, máy có công suất trung bình và lớn vỏ làm bằng gang.
* Lõi sắt.
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm
tổn hao lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi đường kính
ngoài
lõi sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn
hơn thì dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại.
* Dây quấn: Được quấn thành từng các mô bin, mà các cạnh của các mô bin đó
được đặt vào các rãnh của lõi thép stator.
b. Phần quay (roto)
Rôto gồm lõi thép, trục máy và dây quấn.
* Lõi thép: Được dập từ các lá thép kỹ thuật điện có dạng hình tròn và mặt ngoài

được dập thành rãnh để đặt cuộn dây, ở giữ được dập lỗ tròn để lồng trục máy.
* Trục máy: Làm bằng thép tốt, được lồng cứng với lõi thép.Trục được đỡ bởi
hai ổ bi trên hai nắp máy.
* Dây quấn: Có hai loại
+ Loại lồng sóc: dây quấn rotor là các thanh dẫn bằng đồng thau hoặc bằng
nhôm đặt trong các rãnh của rotor, hai đầu được nối với hai vòng ngắn mạch
cũng bằng đồng thau hoặc bằng nhôm.
+ Loại dây quấn: dây quấn giống như dây quấn stator và thường được đấu hình
sao.Ba đầu được đưa ra 3 vành trượt bằng đồng trên trục máy, vành trượt này
cách điện với nhau và cách điện với trục máy.
7
c. Khe hở không khí
Rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ
rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho
hệ số công suất của máy cao hơn.
1.3.2. Đặc điểm
- Động cơ điện xoay chiều chủ yếu là loại rotor lồng sóc có nhiều ưu điểm hơn
so với động cơ DC. Do kết cấu đơn giản, dễ bảo trì tháo lắp, làm việc chắc chắn,
tin cậy, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được
dùng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, đời sống hằng ngày.Dùng trực
tiếp với điện lưới xoay chiều 3 pha nên không cần trang thiết bị kèm theo.
1.3.3. Nguyên lí làm việc của động cơ không đồng bộ
Khi nối dây quấn stator vào lưới điện xoay chiều 3 pha, trong động cơ sẽ
sinh ra một từ trường quay. Từ trường này quét qua các thanh dẫn rotor làm cảm
ứng trên dây quấn rotor một sức điện động e
2
, từ đó sinh ra dòng điện i
2
chạy
trong dây quấn rotor. Dòng điện i

2
tác động tương hỗ với từ trường stator tạo ra
lực điện từ trên dây dẫn rotor và mômen quay làm cho rotor quay với tốc độ n
theo chiều quay của từ trường. Tốc độ quay của rotor n luôn nhỏ hơn tốc độ của
từ trường quay Stator n
1
. Vì tốc độ của rotor khác với tốc độ của từ trường quay
stator nên gọi là động cơ không đồng bộ
Các đại lượng đặc trưng và phương trình cơ bản.
* Hệ số trượt s
S = 0 s 1.
n= n
1
(1-s); n
1
=
n là tốc độ rôto; n
1
là tốc độ từ trường quay.
f
1
là tần số dòng điện lưới.
p là số đôi cực.
Khi tần số của mạng điện f
1
thay đổi thì n
1
thay đổi làm cho n thay đổi.
8
Khi mở máy thì n =0 và s =1 gọi là độ trượt mở máy.

* Sức điện động.
Khi rôto đứng yên :
20 20 2 2
4.44* * * *
m
f K W
E
= Φ
Khi rôto chuyển động :
2 2 2 2
4.44* * * *
m
s s
f K W
E
= Φ
Trong đó :
K2 : Hệ số cuốn dây.
f
20
= f
1
f
2s
= s * f
1
W
2
: số vòng dây
Φ

m
: Từ thông
Dòng điện trong dây quấn và từ trường quay tác dụng tương hỗ lên nhau nên khi
roto chịu tác dụng của mômen M thì tử trường quay cũng chịu tác dụng của
mômen M theo chiều ngược lại. Muốn cho từ trường quay với tốc độ n
1
thì nó
phải nhận một công suất đưa vào là công suất điện từ.
P
dt
=M
1
= .
Công suất điện đưa vào
P
1
= UIcos .
Ngoài thành phần công suất điện từ còn có các thành phần tổn hao trên điện trở
dây quấn stato P
d1
, tổn hao sắt P
st
, tổn hao trên dây quấn roto P
d2
, tổn hao do
ma sát P
ms
.
Công suất cơ ở trục động cơ
P’

2
= M. = .
Do có tổn hao ma sát nên công suất cơ đưa ra là
P
2
= P’
2
- P
ms
=P
1
- P
d1
- P
st
- P
d2
- P
ms.
9
Hiệu suất =
- Phương trình đặc tính cơ
'2 '
1 2
'
2 2
2
1 1
2
1

2
1
' '
2 2
2
2 2
1
1
'
2
3* *
2* *(1 ) 2 *
2*
* * ( )
3*
2* 1*( 1 )
0
f
th th
th th
nm
th th
f
th
nm
nm
nm
U R
M M
S S

S S
R
S R X
S S S S
s
U
R R X
R R
Sth
X
R X
R
R
M
M
ε
ε
ω
ω
ε
+
= ≈
 
+ + +
+ +
 
 
=
+ +
=± ≈

+
≈
=
=
10
Chương 2: Thiết kế mạch giám sát
Hệ truyền động điện trục tháo-trục quấn có đường kính thay đổi.Do vậy
ngoài việc đo tốc độ,sức căng T,dòng điện,ta cần đo đường kính của trục tháo và
trục quấn.
2.1. Cấu trúc mạch giám sát
Cấu trúc gồm 3 phần chính:
- Khối cảm biến và đo lường :Khối này làm nhiệm vụ phát hiện ,thu thập tín
hiệu của các thông số trong hệ truyền động điện.Trong đồ án này ta sử dụng cảm
biến đo tốc độ,cảm biến đo đường kính,cảm biến đo sức căng .
- Khối vi điều khiển:Khối này có nhiệm vụ xử lý tín hiệu thích hợp để truyền dữ
liệu lên máy tính.Trong đồ án này ta sử dụng vi điều khiển 8051.
- Máy tính :Giám sát các thông số như tốc độ,đường kính,sức căng để biết trạng
thái hoạt động của hệ truyền động điện .Để làm được việc này ta sẽ giám sát trên
phần mềm Visual Basic.
2.1.1. Vi điều khiển 8051
* Vi điều khiển 8051 do hãng Intel sản xuất.IC này có đặc điểm
-4 kbyte Rom,128 byte Ram.
-4 Port I/O 8 bit với
-2 bộ đếm/định thời 16 bit.
-64 kbyte không gian bộ nhơ chương trình mở rộng
Hình 2.1:Vi điều khiển 8051
11
Vi điều khiển là IC đóng vỏ dạng DIP có 40 chân,mỗi chân có một kí hiệu
tên và các chức năng
-Port 0:Từ chân 32 đến chân 39.Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ

mở rộng nó có chức năng như các đường I/O.Đối với các thiết kế lớn nó được
kết hợp với bus địa chỉ và bus dữ liệu.
-Port 1:Từ chân 1 đến chân 8.Port 1 là port I/O dùng cho các thiết bị ngoài nếu
cần.
-Port 2:Từ chân 21 đến chân 28.Port 2 có tác dụng kép dùng như các đường xuất
nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
-Port 3:Từ chân 10 đến chân 17.Port 3 khi không hoạt động xuất/nhập có nhiều
chức năng cụ thể.
+RXD :Ngõ vào dữ liệu nối tiếp
+TXD:Ngõ ra dữ liệu nối tiếp
+INT0:Ngắt ngoài 0
+INT1:Ngắt ngoài 1
+T0,T1:Đầu vào time 0 ,time 1.
+WR:Điều khiển ghi dữ liệu
+RD:Điều khiển đọc dữ liệu
-PSEN:Là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở
rộng.
-ALE:Truy xuất bộ nhớ bên ngoài
-EA:Thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0.Nếu ở mức 1,8051 thi hành
chương trình từ ROM nội.Nếu ở mức 0,8051 thi hành từ chương trình bộ nhớ
mở rộng.
-RST:Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kì máy,các thanh
ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.Khi cấp
điện mạch phải tự động reset.
-V
cc
,V
ss
:Chân cấp nguồn,chân nối đất
-Bộ tạo dao động X1,X2 được tích hợp bên trong 8051

12
-Bộ nhớ bên trong của 8051 bao gồm Rom và Ram.Ram bao gồm nhiều thành
phần:Phần lưu trữ đa dụng,phần định địa chỉ bit,các bank thanh ghi và các thanh
ghi có chức năng đặc biệt
+Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1Fh.
+Ram định địa chỉ bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH
+Ram đa dụng có địa chỉ từ 30H đến 7FH
+Các thanh ghi có chức năng đặc biệt có địa chỉ từ 80H đến FFH.
2.1.2. Cổng RS232
* Trong đồ án này ta truyền dữ liệu lên máy tính thông qua cổng RS232(COM) .
+ Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là + -12V.
Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm - 7000 ôm
+ Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V
đến 12V
+ Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)
+ Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
+ Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000
Ω
+ Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối
tiếp RS232 không vượt qua 15m nếu chúng ta không sử model
+ Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn :
50,75,110,750,300,600,1200,2400,4800,9600,19200,28800,38400 56600,1152
00 bps
Hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đều được trang bị ít nhất là 1 cổng Com
hay cổng nối tiếp RS232. Số lượng cổng Com có thể lên tới 4 tùy từng loại main
máy tính.Khi đó các cổng Com đó được đánh dấu là Com 1, Com 2, Com
3 Trên đó có 2 loại đầu nối được sử dụng cho cổng nối tiếp RS232 loại 9 chân
(DB9) hoặc 25 chân (DB25). Tuy hai loại đầu nối này có cùng song song nhưng
hai loại đầu nối này được phân biệt bởi cổng đực (DB9) và cổng cái (DB25)
Ta xét sơ đồ chân cổng Com 9 chân:

13

Chức năng của các chân như sau:
+ chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu
+ chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu
+ chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu
+ chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích
hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu
+ chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu
+ chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ
truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
+ chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường này lên mức hoạt
động khi sẵn sàng truyền dữ liệu
+ chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức
kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu
+ chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín
hiệu rung chuông
Còn DB28 bây giờ hầu hết các main mới ra đều không có cổng này nữa. Nên tôi
không đề cập đến ở đây.
2.2. Thiết kế mạch giám sát tốc độ
Có rất nhiều loại cảm biến để đo tôc độ động cơ như:
-Sử dụng máy phát tốc.
-Sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa
-Sử dụng máy đo góc tuyệt đối.
14
-Xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stato mà không cần
dùng bộ cảm biến tốc độ.
Trong thực tế hay dùng máy phát tốc và phương pháp đo tốc độ bằng đếm
xung.Tuy nhiên do độ chính xác thấp,lại đòi hỏi kèm theo bộ biến đổi tương tự-
số để số hóa tín hiệu đo nên phương pháp sử dụng máy phát tốc đã dần đi vào dĩ

vẵng.Trong đồ án thiết kế này ta sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã
hóa (Encoder).
Encoder gồm 2 loại: encoder tuyệt đối và encoder tương đối.
Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục.
Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi
đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có
lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta
đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua,
người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không. Khi trục quay, giả sử
trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn
led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.
Hình 2.2: a) Sơ đồ cảm biến quang tốc độ.
b) Sơ đồ nguyên lý transistor.
Để làm tăng độ mịn: xác định được chính xác số vòng quay người ta thực
hiện tăng số lỗ hoặc rãnh trên đĩa mã hóa.
Đỗi với encoder tương đối: gồm 2 vòng lỗ để có thể kết hợp xác định
chiều quay, 1 lỗ định vị để xác định đĩa quay được 1 vòng.
15
Hình 2.3: Đĩa mã hóa của encoder tương đối.
a)
b)
Hình 2.4: Xung ra trên cảm biến quang tốc độ.
a) Xung A và B lệch nhau 90
0
.
b) Xác định chiều quay bằng lệch pha.
Theo hình 2.5 nếu xung A vượt trước xung B thì chiều quay như hình bên cạnh
và ngược lại.
Đối với encoder tuyệt đối người ta thực hiện khoét những rãnh như hình 2.7.
Hình 2.5: Encoder tuyệt đối.

16
Ở vòng trong cùng, có một rãnh rộng bằng 1/2 đĩa. Vòng phía ngoài, sẽ có
2 rãnh nằm đối diện nhau. Như vậy, cần 2 đèn led để phát xuyên qua 2 vòng lỗ,
và 2 đèn thu. Giả sử ở vòng lỗ thứ nhất (trong cùng), đèn đọc đang nằm ở vị trí
có lỗ hở, thì tín hiệu nhận được từ con mắt thu sẽ là 1. Và ở vòng lỗ thứ hai, thì
ở vị trí không có lỗ, như vậy con mắt thu vòng 2 sẽ đọc được giá trị 0. Và như
vậy, với số 10, sẽ xác định được encoder đang nằm ở góc phần tư nào, cũng có
nghĩa là quản lý được độ chính xác của đĩa quay đến 1/4 vòng. Trong ví dụ trên,
nếu đèn LED đọc được 10, thì vị trí của LED phải nằm trong góc phần tư thứ
hai, phía trên, bên trái. Kết quả, nếu đĩa encoder có đến 10 vòng lỗ, thì chúng ta
sẽ quản lý được đến 1/(2^10) tức là đến 1/1024 vòng. Hay người ta nói là độ
phân giải của encoder là 1024 xung trên vòng. Để nâng cao độ phân giải thì
người ta sẽ chế tạo nhiều vòng hơn.
Thường dùng encoder tuyệt đối cho những trường hợp góc quay nhỏ bởi
chúng cho độ chính xác cao.
Hình 2.6 :Mạch giám sát tốc độ.
Trong mạch trên ta sử dụng vi mạch Max232 để chuyển đổi mức điện áp
của RS232 về mức TTL.
17
2.3. Thiết kế mạch giám sát dòng điện
Với truyền động trục tháo trục quấn là khi máy tăng tốc độ (lúc mở máy)
và giảm tốc (lúc dừng máy) hay khi thay đổi tốc độ công nghệ thì trong mạch
phần ứng sẽ xuất hiện các thành phần động của dòng điện. Dòng điện động này
phụ thuộc mức độ gia tốc, giảm tốc và đường kính của rulô khi tốc độ thay đổi.
Nếu các dòng này không được bù trừ thì sức căng băng vật liệu sẽ bị thay đổi rất
rõ rệt. Vì thế đây là một yếu tố ta cần quan tâm để giám sát. Gồm các khối sau:
+Biến dòng 3 pha để hạ dòng xuống .
+Chỉnh lưu thành điện áp một chiều để đưa ADC.
+ADC là bộ biến đổi tương tự-số.
+Vi điều khiển dùng để xử lý tín hiệu thích hợp đưa về máy tính.

2.3. Thiết kế mạch giám sát sức căng
Trong hệ truyền động điện trục tháo –trục quấn để giám sát sức căng và
đưa thông số về máy tính có thể dùng các cảm biến đo sức căng đặt trực tiếp trên
đường truyền. Tuy nhiên do đặc thù của công nghệ ,ngoài việc đo trực tiếp ta có
thể đo gián tiếp thông qua cảm biến đo vị trí và dịch chuyển. Thông qua việc đo
chiều dài giữa 2 tang quấn liên tiếp thông qua tốc độ động cơ ta có thể xác định
được sức căng T.
-Việc xác định vị trí và dịch chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong kĩ
thuật. Hiện nay có 2 phương pháp cơ bản để xác định vị trí và dịch chuyển.
-Trong phương pháp thứ nhất,bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ
thuộc vào một trong các phần tử của cảm biến,đồng thời phần tử này có liên
quan đến vật cần xác định dịch chuyển.
-Trong phương pháp thứ 2 ứng với một dịch chuyển cơ bản,cảm biến phát
ra một xung. Việc xác định vị trí và dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm
số xung phát ra.
Trong đồ án này ta sử dụng cảm biến di chuyển sử dụng tia laser. Cảm
biến này gồm phần tử phát quang và phần tử cảm nhận. Laser bán dẫn được tụ
tiêu trên mục tiêu nhờ các thấu kính. Mục tiêu phản chiếu tia laser và được tiêu
thụ trên bộ cảm biến vệt sáng. Vệt sáng sẽ chuyển động khi mục tiêu chuyển
động. Do đó có thể phát hiện sự chuyển động của các chi tiết bằng cách theo dõi
sự chuyển động của các vệt sáng. Đây là loại cảm biến được ứng dụng nhiều
trong công nghiệp.
2.4. Thiết kế mạch giám sát đường kính của trục tháo-trục quấn
-Để đo đường kính ta sử dụng cảm biến laser.
18
Chương 3: Thiết lập phần mềm giám sát
3.1. Xây dựng giao diện giám sát trên phần mềm Visual Basic
Hình 3.1:Phần mềm giám sát hệ truyền động điện trục tháo-trục quấn
3.2. Viêt chương trình giám sát
Option Explicit

Dim P As Double
Dim h As Double
Private Sub button1_Click()
Shape8.FillColor = vbGreen
End Sub
Private Sub button2_Click()
Shape2.FillColor = vbGreen
End Sub
Private Sub button3_Click()
19
Shape3.FillColor = vbBlack
Shape2.FillColor = vbBlack
Shape8.FillColor = vbBlack
End Sub
Private Sub Command1_Click()
End
End Su
Private Sub display3_Click()
display3.Value = 0.1 * P / Val(Text1.Text)
End Sub
Private Sub display4_Click()
display4.Value = Val(Text2.Text)
End Sub
Private Sub display6_Click()
End Sub
Private Sub Form_Load()
MSComm1.Settings = " 9600,n,8,1"
MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.PortOpen = True
End Sub

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)
MSComm1.PortOpen = False
End Sub
Private Sub GXButton1_Click()
Shape8.FillColor = vbGreen
Shape4.FillColor = vbGreen
End Sub
Private Sub GXButton2_Click()
Shape2.FillColor = vbGreen
Shape5.FillColor = vbGreen
20
End Sub
Private Sub GXButton3_Click()
Shape9.FillColor = vbRed
End Sub
Private Sub GXButton4_Click()
Shape7.FillColor = vbRed
End Sub
Private Sub GXButton5_Click()
Shape6.FillColor = vbRed
End Sub
Private Sub GXLEDDisplay6_Click()
display3.Value = 0.1 * P / Val(Text1.Text)
End Sub
Private Sub Text1_Change()
display1.Value = Val(Text1.Text)
display3.Value = 0.1 * P / Val(Text1.Text)
End Sub
Private Sub Text2_Change()
display4.Value = Val(Text2.Text)

display6.Value = 0.1 * P / Val(Text1.Text)
End Sub
21
Kết luận
Đồ án đã hoàn thành việc thiết kế giám sát giữ tốc độ, sức căng không đổi
cho các động cơ truyền động sử dụng động cơ xoay chiều. Thông qua đồ án này
em đã có thêm nhiều kiến thức về các hệ truyền động trục tháo – trục quấn cũng
như các hệ truyền động nhiều động cơ.Qua đó thấy được sự ứng dụng rộng rãi
của tự động hóa vào trong công nghiệp.
Mặc dù rất cố gắng và có sự hướng dẫn của thầy cô cùng các bạn. Tuy
nhiên do lượng kiến thức của em còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu sót.
-Chương 1:Về cơ bản đã hoàn thành xong việc nghiên cứu khái quát hệ
truyền động điện trục tháo-trục quấn.
- Chương 2:Hệ truyền động điện trục tháo-trục quấn có đường kính thay
đổi nên đồ án này sẽ giám sát 4 thông số của hệ như tốc độ,sức căng,dòng
điện,đường kính.Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp nên việc thiết kế mạch
phần cứng còn hạn chế và chưa hoàn thành.
- Chương 3: Chương này em giám sát các thông số của hệ truyền động
diện trục tháo-trục quấn trên máy tính thiết kế phần mềm giám sát trên máy tính
chưa hoàn chỉnh do việc việc thiết kế phần cứng chưa hoàn chỉnh
Em mong tiếp tục nhận được sự góp ý từ phía các thầy cô để đồ án của em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy!
22
Tài liệu tham khảo
[1].Nguyễn Tiến-Ngô Quốc Việt-Phạm Nguyễn Tuấn Kỳ.
Kĩ thuật lập trình Visual Basic-Nhà xuất bản giáo dục-1997
[2].Nguyễn Mạnh Tiến-Vũ Quang Hồi.
Trang bị điện –điện tử máy gia công kim loại-Nhà xuất bản giáo dục-2006

[3].Bùi Quốc Khánh –Nguyễn Văn Liễn –Nguyễn Thị Hiền
“Truyền động điện” – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật – 2009
[4]. Lê Văn Doanh-Phạm Thượng Hàn-Nguyễn Văn Hòa-Võ Thạch Sơn-Đoàn
Văn Tân.
Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển-Nhà xuất bản khoa học
và kỹ thuật-2007.
23
Mục lục
24