điều khiển động cơ bước

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO MÔN HỌC
SERVO ĐIỆN – THỦY - KHÍ
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
GVHD:PHẠM BẠCH DƯƠNG
C
D
T
0
6
TỔNG QUAN
Đôi nét về động cơ bước
Cách điều khiển động cơ bước
Các chế độ hoạt động
Thiết kế phần cứng
Kết quả
C
D
T
0
6
ĐÔI NÉT ĐỘNG CƠ BƯỚC
Theo cấu tạo cuộn dây, có các
loại:

Đơn cực (Uni-polar
Stepper Motor)

Lưỡng cực (Bi-polar
Stepper Motor)


Đa cực (Multi-polar
Stepper Motor)
C
D
T
0
6
ĐÔI NÉT ĐỘNG CƠ BƯỚC
Các thông số đặc trưng:

Độ phân giải
(Resolution):
Re=1.80, 3.60,
7.50…

Điện áp định mức

Dòng điện định mức

Tần số đáp ứng cao
nhất (fmax)
C
D
T
0
6
CÁCH ĐIỀU KHIỂN

Điều khiển động cơ bước đơn cực bằng cách cấp xung lần

lượt cho các pha.

Tăng giảm khoảng thời gian giữa các xung để điều chỉnh
tốc độ động cơ.

Đổi chiều cấp xung để đảo chiều chạy động cơ.

Trong mô hình dùng vi điều khiển 16 bit để điều khiển
động cơ.
C
D
T
0
6
CÁCH ĐIỀU KHIỂN

Chia 1 bước của động cơ ra thành 8 bước nhỏ ta dùng 8
transistors công suất D468 mắc song song để cấp xung cho
cho mỗi pha, do đó phải dùng tất cả 32 transistors cho 4 pha
của động cơ.
C
D
T
0
6
CÁCH ĐIỀU KHIỂN

Tính toán điện trở RB mắc
vào cực B của D468 sao cho
dòng ICE qua nó đạt giá trị

phù hợp:

IA + IB = Iđm
C
D
T
0
6
CÁCH TÍNH ĐIỆN TRỞ IBE
TRONG MẠCH
GỒM CÁC BƯỚC SAU:
Bước 1: Chia full step của động cơ bước ra thành
8 góc bằng nhau. Do đó mỗi góc là 90/8= 11.25o .
C
D
T
0
6
CÁCH TÍNH ĐIỆN TRỞ IBE
TRONG MẠCH

Bước 2 : tính ICE

Vì IA + IB =1

Từ mỗi vị trí mới xác định trên ta có:

IA = sinα IB = cosα

Vậy ICE (mA) = IB =cosα

Bước 3 : tính denta ICE.Vì mỗi lần ta kích đồng thời 8
trasistor nghĩa là tổng dòng ICE luôn luôn bẳng 1. do đó ta
phải tính denta sao cho tổng các denta bằng 1. denta
được tính như sau
Denta VBE ICE = VBE ICE(i ) - ICE(i-1)
C
D
T
0
6
CÁCH TÍNH ĐIỆN TRỞ IBE
TRONG MẠCH

Bước 4 : tính VBE

Từ datasheet của transistor d468 ta có sự phụ
thuộc giữa VBE và ICE ( tính ở 25 độ C)
Từ ICE đã tình trên ta chống lên và xác định được VBE
Đồ thị 2: Sự phụ liên hệ giữa ICE và VBE
C
D
T
0
6
CÁCH TÍNH ĐIỆN TRỞ IBE
TRONG MẠCH

Bước 5 : tính HFE

Từ datasheet của transistor D468 ta có sự phụ

thuộc giữa HFE và ICE ( tính ở 25 độ C)
Đồ thị 3: Sự phụ liên hệ giữa ICE và HFE
C
D
T
0
6
CÁCH TÍNH ĐIỆN TRỞ IBE
TRONG MẠCH

Bước 6 : tính I BE(mA)

Ta có I BE = dentaICE / HFE

Bước 7 : tính RB

RB = (5 - V BE )/ I BE
Bước 8 : tính Rtt
Vì điện trở được tiêu chuẩn hóa. Do đó ta lấy gần đúng
điện trở và chấp nhận sai số nhất định.
Từ các bước trên ta tính được bảng giá trị
C
D
T
0
6
CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG
CHẾ ĐỘ FULL-STEP 1
CHẾ ĐỘ HALF-STEP 2
CHẾ ĐỘ OCT-STEP

C
D
T
0
6
CHẾ ĐỘ FULL-STEP 1
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
C
D
T
0
6
CHẾ ĐỘ HALF-STEP 1
C
D
T
0
6
CHẾ ĐỘ OCT-STEP
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
C
D

T
0
6
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHẾ
ĐỘ OCT-STEP
C
D
T
0
6
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Có rất nhiều IC
dịch như là
74HC164, 74HC254,
…

Dùng IC 74HC595
để điều khiển

Đây là IC dịch bên
trong là những
Flipflop D nối ghép
để chốt dữ liệu
C
D
T
0
6
IC DỊCH 74HC 595


Chọn IC 74HC595 vì có những ưu điểm so
với các loại IC khác
Về chức năng cả hai IC đều là IC dịch
C
D
T
0
6
IC DỊCH 74HC 595

Các dữ liệu vào là nối tiếp ra song song

Giữa các thanh ghi dịch và ngõ ra có một “chốt”. Điều này cho phép thay đổi linh hoạt
dữ liệu trong các thanh ghi và ổn định trạng thái logic ngõ ra

Tuy nhiên 74HC595 có chân 13 (enable output) tác động mức thấp, giúp cho việc điều
khiển dễ dàng hơn. Ẩn hiện ngõ ra khi cần thiết

Trong khi 74HC164 không có chân enable output cho nên tín hiệu ra sẽ được hiện thị
C
D
T
0
6
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

8 transitor sẽ
chia dòng
IA + IB = Iđm


Led được nối
song song với
transitor để hiện
thị
C
D
T
0
6
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Kết
quả
board
công
suất
C
D
T
0
6
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Ứng dụng mạch KIT Atmega8
C
D
T
0
6

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHO
TOÀN CHƯƠNG TRÌNH
C
D
T
0
6
KẾT QUẢ
Chạy được Full-step, Haft-
step, Oct-step
Có 32 led hiển thị quá trình
chạy
Các led hiển thị chế độ