KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ BỘ THỰC TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH PC VỚI PCL – 718 CARD

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ


PHẠM BÁ MẠNH LUÂN

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ BỘ THỰC TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH
PC VỚI PCL – 718 CARD

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ


KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ BỘ THỰC TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH
PC VỚI PCL – 718 CARD
Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động
Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

KS. NGUYỄN ĐỨC KHUYẾN

PHẠM BÁ MẠNH LUÂN
MSSV: 04138029

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY


DESIGN AND CASE STUDY PCL – 718 CARD FOR
EXPERIMENT KIT
Speciality: Automatic Control
Suppervisor:

Student:

ME. NGUYEN DUC KHUYEN

PHAM BA MANH LUAN
Student ID: 04138029

Ho Chi Minh City
August 2008


LỜI CẢM ƠN

Sinh viên thực hiện xin chân thành cảm ơn:
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm
Tp. Hồ Chí Minh, quí thầy cô trường Đại Học Nông Lâm, đặc biệt là các thầy

cô thuộc khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã truyền đạt những kiến thức quí báu
trong thời gian em học tập tại trường.
Trân trọng gửi lời cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong bộ Môn Điều
Khiển Tự Động.
Đặc biệt cảm ơn Th.S. NGUYỄN BÁ VƯƠNG, KS. NGUYỄN ĐỨC
KHUYẾN đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề
tài này.
Gửi lòng biết ơn vô hạn đến gia đình, và cám ơn tất cả các bạn bè đã
động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như có
những ý kiến đóng góp quí báu giúp em thực hiện đề tài này.
Tp. HCM tháng 08 năm 2008

-i-


TÓM TẮT
Đề tài:
KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ BỘ THỰC TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH PC VỚI
PCL – 718 CARD
Ngày nay, nhu cầu tự động hóa trong thực tế sản xuất là một yêu cầu tất
yếu và cần thiết hơn bao giờ hết. Trong quá trình tự động hóa đó máy tính là
công cụ hỗ trợ đắc lực của con người trong quá trình đo lường điều khiển, đặc
biệt là trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Đây là nơi cần xử lí nhiều thông
tin với khối lượng công việc khổng lồ mà nếu không có sự trợ giúp của máy
tính thì phải mất rất nhiều thời gian và công sức. Và bài toán đó đã được giải
quyết rất hiệu quả thông qua một công cụ giao tiếp là card giao tiếp, các
module ghép nối để con người có thể trao đổi thông tin thông qua giao diện
máy tính cũng như ra lệnh để điều khiển quá trình sản xuất. Từ những thực tế
đó, đề tài này mạnh dạn nghiên cứu về chuyên đề “KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ
BỘ THỰC TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH PC VỚI PCL – 718 CARD” nhằm

phục vụ cho quá trình nghiên cứu học tập của sinh viên và từng bước giúp
các bạn ứng dụng nó trong thực tế sản xuất nước ta.
Đề tài đã thu được một số kết quả thực hiện được như sau:
Khảo sát và thiết kế bộ KIT thực tập cho sinh viên.
Lập trình giao tiếp thành công giữa Card PCL-718 và máy tính.
Các ứng dụng và mạch điện ứng dụng chạy ổn định.
Chương trình lập trình bằng VB hoạt động ổn định.
Khảo nghiệm và lấy kết quả viết báo cáo.

- ii -


Do thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn và card giao tiếp gặp một số
sự cố nên chỉ thực hiện được một số chức năng của card, và chỉ mang tính
chất khảo sát các chức năng của Card PCL – 718.
Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

KS. NGUYỄN ĐỨC KHUYẾN

PHẠM BÁ MẠNH LUÂN

SUMMARY
Theme:
DESIGN AND CASE STUDY PCL – 718 CARD FOR EXPERIMENT KIT
Nowadays, requirement of automation in practical production is extremely
indispensable and necessary. In this process automation computer is such a
helpful instrument supporting for people in measurements and control,
specially in industry. The industry need process information on the same time,

with very large workload. If the computer doesn’t help then it will take a lot of
time. This problem is resolved very effectively by means of the communication
Card, modules that we convert the analog signal to digital signal with interface
computer and also control manufacture operating. Therefore, this thesis
mentions “DESIGN AND CASE STUDY PCL–718 CARD FOR EXPERIMENT
KIT” to help student learn and step by step to serve the student practical
application.
This thesis performs some results as then:
Case study and design KIT board.
The

programmer

interface

communication

successfully.
Applications and circuit board stable operate.
Programs by means of VB6 stable activity.
Case study and get the results to write report.

- iii -

with

PCL–718

Card

Because the time practicable is relative short and device have some
matter this thesis only perform the function basic for PCL–718 Card and only
properties in study case.
Advisor:

Done by:

ME. NGUYEN DUC KHUYEN

PHAM BA MANH LUAN

- iv -


MỤC LỤC


Trang
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. i
TÓM TẮT ........................................................................................................ii
SUMMARY ....................................................................................................iii
MỤC LỤC ......................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH.......................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG............................................................................ viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT...............................................................ix
1. MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1.1 Khái quát vấn đề.................................................................................. 1
1.2 Giới hạn và mục tiêu của đề tài........................................................... 2
2. TRA CỨU TÀI LIỆU PHỤC VỤ ĐỀ TÀI..................................................... 3

2.1 Tra cứu tài liệu về các loại động cơ .................................................... 3
2.2 Giới thiệu các lệnh dùng trong lập trình đề tài bằng Visual Basic..... 13
2.3 Tổng quan về Card giao tiếp PCL–718 ............................................. 13
2.3.1 Giới thiệu chung ......................................................................... 13
2.3.2 Đặc tính sản phẩm ..................................................................... 15
2.3.3 Sự thiết lập ................................................................................. 17
2.3.4 Cách nối chân (PIN) ................................................................... 23
2.4 Tìm hiểu sơ lược về phương thức giao tiếp máy tính
IBM PC/XT/AT ................................................................................... 24
2.4.1 Lịch sử phát triển máy tính ......................................................... 24
2.4.2 Các phương pháp điều khiển vào ra .......................................... 24
3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN............................................ ........ 25
-v-


3.1 Phương pháp thực hiện đề tài........................................................... 25
3.1.1 Chọn phương pháp thực hiện khảo sát và thiết kế bộ thực tập
giao tiếp máy tính với PCl – 718 Card................................................. 25
3.1.2 Phương pháp thiết kế phần điện tử ........................................... 26
3.1.3 Các phần mềm ứng dụng........................................................... 26
3.2 Phương tiện thực hiện đề tài............................................................. 26
4. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ................................................................................ 27
4.1 Thực hiện đề tài................................................................................. 27
4.1.1 Thiết kế mạch phần cứng........................................................... 27
4.1.2 Lập trình bằng phần mềm VB .................................................... 31
4.2 Kết quả .............................................................................................. 40
4.2.1 Phần thực hiện được...................................................................... 40
4.2.2 Phần chưa thực hiện được ............................................................ 44
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................... 45
5.1 Kết luận ............................................................................................. 45

5.2 Đề nghị .............................................................................................. 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 47
PHỤ LỤC

- vi -


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH TRONG ĐỀ TÀI

Trang
Hình 2.1 Hệ thống cơ bản ............................................................................. 3
Hình 2.2 Một số dạng động cơ bước............................................................. 3
Hình 2.3 Cấu tạo động cơ bước.................................................................... 4
Hình 2.4 Phân biệt động cơ thường và động cơ bước ................................. 4
Hình 2.5 Động cơ biến từ trở......................................................................... 5
Hình 2.6 Động cơ bước đơn cực .................................................................. 6
Hình 2.7 Động cơ bước lưỡng cực ............................................................... 6
Hình 2.8 Động cơ hỗn hợp ............................................................................ 7
Hình 2.9 Mạch cầu H trong điều khiển động cơ bước lưỡng cực................. 8
Hình 2.10 Động cơ một chiều........................................................................ 9
Hình 2.11 Pha 1........................................................................................... 10
Hình 2.12 Pha 2........................................................................................... 10
Hình 2.13 Pha 3........................................................................................... 10
Hình 2.14 Phương pháp PWM .................................................................... 11
Hình 2.15 Một số dạng động cơ có gắn encoder thường gặp .................... 12
Hình 2.16 Nguyên lý hoạt động cơ bản của Encoder.................................. 13
Hình 2.17 Card giao tiếp PCL–718.............................................................. 13
Hình 2.18 Vị trí các chân kết nối ngõ vào – ra của Card ............................. 24
Hình 4.1 Sơ đồ khối kết nối card với bên ngoài .......................................... 27
Hình 4.2 Nguyên lý mạch kết nối từ card ra domino ................................... 28

Hình 4.3 Board mạch domino ...................................................................... 28
Hình 4.4 Kết nối giữa card PCL–718 với board mạch donino..................... 29
Hình 4.5 Mạch Driver của động cơ bước .................................................... 30
Hình 4.6 Mạch điều rộng xung–Quét Led.................................................... 31
Hình 4.7 Giao diện Welcome....................................................................... 40
- vii -


Hình 4.8 Giao diện điều khiển ..................................................................... 40
Hình 4.9 Giao diện điều khiển chương trình quét Led ................................ 40
Hình 4.10 Kết nối Card – Mạch domino – Mạch ứng dụng quét Led .......... 41
Hình 4.11 Giao diện chương trình điều khiển động cơ bước...................... 41
Hình 4.12 Kết nối: Động cơ bước – Card – Mạch kết nối domino .............. 42
Hình 4.13 Giao diện điều khiển chương trình điều khiển tốc độ mở quạt... 42
Hình 4.14 Mạch kết nối giữa Domino – Mạch driver – Quạt ....................... 43
Hình 4.15 Giao diện điều khiển vị trí góc quay của DC Motor..................... 43
Hình 4.16 Mạch kết nối động cơ DC có gắn endcoder với mạch driver...... 44

- viii -


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang
Bảng 2.1 Cách kích các cuộn ........................................................................ 5
Bảng 2.2 Điều khiển một bước một pha........................................................ 6
Bảng 2.3 Điều khiển một bước hai pha ......................................................... 6
Bảng 2.4 Điều khiển nửa bước ..................................................................... 6
Bảng 2.5 Địa chỉ thiết lập............................................................................. 19
Bảng 2.6 DIPSW1 – Thiết đặt phạm vi đầu vào (5 vị trí DIP)...................... 20

Bảng 2.7 DIPSW1 – Thiết đặt phạm vi đầu vào (6 vị trí DIP)...................... 20

- ix -


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PWM: Pulse Width Modulation–Điều chế độ rộng xung.
TTL: Transistor Transistor Logic–Mạch TTL.
DTL: Diode Transistor Logic–Mạch logic diot transito.
CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor–Chất bán dẫn
kim loại ôxit bù.
IRQ: Interrupt ReQuest–Yêu cầu Ngắt.
DMA: Direct Memory Access–Truy nhập bộ nhớ trực tiếp.
DIP: Dual-In-line Package–Vỏ hai hàng chân.
IO: Input Output–Vào ra.
PC: Personal Computer–Máy tính cá nhân.

-x-


1. MỞ ĐẦU

1.1 Khái quát vấn đề.
Trong thời đại công nghiệp hóa – hiện đại hóa ngày nay, vấn đề tự động
hóa quá trình sản suất cũng như ứng dụng nó trong cuộc sống nhằm phục vụ
nhu cầu của con người đang ngày càng trở nên rộng rãi.
Hiện nay đất nước ta đang chuyển mình theo sự phát triển chung của thế
giới và khu vực với nền sản xuất đa dạng và nhiều tiềm năng. Điều đó đòi hỏi
một số lượng lao động khổng lồ mà còn phải có trình độ, tay nghề cao, chất

lượng kỹ thuật và thiết bị sản xuất hiện đại. Trên đà phát triển đó, vấn đề tự
động hóa trong quá trình sản xuất, nghiên cứu nó là một đòi hỏi tất yếu và cần
thiết nhằm phục vụ cho quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước.
Trước đây vấn đề tự động hóa chỉ đơn thuần là cơ khí hóa đến các mạch điện
tử số mà thôi. Ngày nay với sự phát triển của các chíp, vi xử lí….được ứng
dụng ngày càng phổ biến đã đẩy vấn đề tự động hóa lên một bước cao hơn
và với thời lượng nhanh hơn.
Trong đó, việc ứng dụng máy vi tính vào kỹ thuật đo lường và điều khiển
đã mang lại nhiều kết quả ưu việt. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều
khiển được kết nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập dữ liệu
ngắn.
Ngoài ra, máy tính còn có giao diện thân thiện với người sử dụng. Trong
việc dùng máy tính để điều khiển và thông tin liên lạc với nhau thì vấn đề
truyền dữ liệu có ý nghĩa hết sức quan trọng.

-1 -


Chúng ta có thể sử dụng các phương thức giao tiếp như mạng cục bộ (LAN),
hay mạng toàn cầu Internet. Vì vậy, đề tài: “KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ BỘ THỰC
TẬP GIAO TIẾP MÁY TÍNH PC VỚI PCL – 718 CARD” nhằm phục vụ cho quá
trình thực tập của sinh viên, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về những ứng dụng thực
tế của card giao tiếp PCL – 718.
1.2 Giới hạn và mục tiêu của đề tài.
Khảo sát và thiết kế bộ KIT thực tập cho card giao tiếp PCL – 718.
Phạm vi của luận văn này chỉ đi sâu và tìm hiểu và khảo sát các ứng dụng
của card như chuyển đổi A/D, D/A, Counter…và một số khả năng mở rộng của
card phục vụ cho bộ KIT thực tập.
Ngôn ngữ để lập trình cho các ứng dụng của card có nhiều loại như Visual
C, Delphi…nhưng trong luận văn này sử dụng ngôn ngữ là VB6 (Visual Basic 6.0)

để lập trình cho các ứng dụng của PCL – 718 Card.

-2 -


2. TRA CỨU TÀI LIỆU PHỤC VỤ ĐỀ TÀI

2.1 Tra cứu tài liệu về các loại động cơ [8, 9,10, 11, 12, 13].
Động cơ bước (Step Motor) [8, 9 ].

Controller

Driver

Motor

Hình 2.1 Hệ thống cơ bản.
-

Bộ tạo xung ra lệnh điều khiển động cơ (PWM).

-

Driver: Điều khiển biên độ và chiều của dòng điện chạy trong dây
quấn động cơ.
ĐỘNG CƠ BƯỚC – STEP MOTOR

Động cơ bước cơ bản là một động cơ điện không có bộ phận đảo mạch
(chổi than). Gồm 2 phần chính: Rotor và Stator.
Rotor quay theo từ trường quay tạo ra bởi chuỗi dòng điện chạy qua các

cuộn dây Stator. Sự đảo mạch cho dòng điện trong cuộn dây được thực hiện
bằng mạch điện điều khiển bên ngoài.
Một số hình dạng cơ bản của động cơ bước thường gặp ngoài thực tế, xem
hình 2.2:

Hình 2.2 Một số dạng động cơ bước.
-3 -


 Ưu điểm:
-

Điều khiển chính xác cao.

-

Gia tốc nhanh tin cậy.

-

Lực quay cực tốt so với kích thước.

-

Giá thành rẻ và độ tin cậy cao.

 Cấu tạo (Hình 2.3).
Thông thường động cơ bước có nhiều hơn 2 cuộn dây đóng vai trò stator
(phần tĩnh). Rotor (phần động) là một nam châm vĩnh cửu hoặc là những khối có
răng (khía) làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính.

Hình 2.3 Cấu tạo động cơ bước.
Để phân biệt động cơ bước và động cơ thường thì thông thường dựa vào
cấu tạo giữa hai loại động cơ (Hình 2.4).

Hình 2.4 Phân biệt động cơ thường và động cơ bước.
-4 -


 Phân loại:
Dựa vào cấu tạo, ta có ba loại động cơ bước chính là: Động cơ bước nam
châm vĩnh cửu, động cơ bước biến từ trở và động cơ bước hỗn hợp (động cơ lai).
Ngoài ra, còn có cách phân loại dựa vào mạch điều khiển như động cơ bước đơn
cực, lưỡng cực.
 Động cơ biến từ trở.

Hình 2.5 Động cơ biến từ trở.
Động cơ bước biến từ trở (hay còn gọi là động cơ bước phản kháng) không
dùng nam châm vĩnh cửu để làm rotor mà dùng một khối có răng làm bằng vật
liệu nhẹ có từ tính. Phần stator là 3 đến 5 cuộn dây được nối chung với nhau
(Hình 2.5).
Nguyên lý hoạt động: Thông thường đầu dây chung C được mắc với nguồn
dương, các đầu dây còn lại lần lượt được kích theo chuỗi. Ví dụ trong hình 2.5, ta
có thể kích như bảng 2.1:
Bảng 2.1 Cách kích các cuộn.
Cuộn 1

1

0

0

Cuộn 2

0

1

0

Cuộn 3

0

0

1

 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu:
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có rotor là một nam châm vĩnh cửu,
không chia thành nhiều răng, cũng có nhiều cuộn dây như loại biến từ trở. Có hai
-5 -


loại thông dụng là động cơ bước đơn cực (còn gọi là độc cực – unipolar) và lưỡng
cực (bipolar). Hình 2.6 và hình 2.7 vẽ bên dưới minh họa hai loại động cơ này.

Hình 2.6 Động cơ bước đơn cực.

Hình 2.7 Động cơ bước lưỡng cực.
Điều khiển động cơ đơn cực và lưỡng cực giống nhau.
Bảng 2.2 Điều khiển một bước một pha. Bảng 2.3 Điều khiển một bước hai pha.

Bảng 2.4 Điều khiển nửa bước.

-6 -


 Động cơ bước hỗn hợp:
Động cơ bước hỗn hợp (hay còn gọi là động cơ bước cảm ứng) kết hợp ưu
điểm của hai loại động cơ trên, nghĩa là chúng có rotor là nam châm vĩnh cửu, có
nhiều răng, stator là những cuộn dây. Động cơ hỗn hợp thông dụng là loại có 200
răng và có bước 1,80. Động cơ hỗn hợp chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp.

Hình 2.8 Động cơ hỗn hợp.
Như thấy trong hình 2.8, rotor của động cơ bước hỗn hợp gồm hai đĩa bố trí
so le nhau. Mỗi đĩa có nhiều răng ứng với các cực. Trong khi khi cuộn dây trong
phần stator giống như loại động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Mạch điều khiển
của nó giống như mạch điều khiển động cơ bước nam châm vĩnh cửu.
 Các chế độ hoạt động:
 Full Step:
o

Chế độ một pha.

-

Động cơ hoạt động chỉ với một pha được kích.

-

Năng lượng yêu cầu từ Driver là ít nhất.

o Chế độ hai pha.
-

Động cơ hoạt động với hai pha được kích cùng thời điểm.

-

Lực quay và tốc độ được cải thiện.

-

Kích hai pha cùng một lúc sẽ làm lực quay tăng 30% - 40%.

-

Yêu cầu công suất tăng gấp đôi từ Driver.

 Haft Step:
-

Động cơ hoạt động chuyển đổi giữa một pha – hai pha.
-7 -


-

Bởi vì góc quay của mỗi bước = ½ bước bình thường, cung cấp độ phân
giải gấp đôi và hoạt động mịn hơn.

-

Lực quay nhỏ hơn 15% so với điều khiển một bước hai pha.

 Microstepping:
- Tăng độ phân giải của động cơ bằng cách điều khiển cả chiều và biên độ của
dòng điện trong mỗi dây quấn.
- Microstepping có thể chia bước cơ bản của động cơ đến 256 lần.
- Cải thiện tốc độ nhuyễn của động với tốc độ chậm.
- Lực quay nhỏ hơn 30% so với điều khiển một bước hai pha.
 Mạch điều khiển động cơ:

Hình 2.9 Mạch điều khiển động cơ bước lưỡng cực.

-8 -


Động cơ một chiều (DC Motor) [11, 12].

Hình 2.10 Động cơ một chiều.
 Ưu điểm:
-

Mô-men mở máy lớn.

-

Điều chỉnh tốc độ động cơ băng phẳng và phạm vi rộng.

 Nhược điểm:
-

Có cấu tạo cổ góp làm cho phức tạp.

-

Giá thành cao và kém tin cậy.

-

Nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ.

 Cấu tạo:
-

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh
cửu, hay nam châm điện.

-

Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.

-

Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu.
Nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của
rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một

bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

 Nguyên lý hoạt động:
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator nên đẩy nhau tạo ra chuyển
động quay của rotor (Hình 2.11).
Pha 2: Rotor tiếp tục quay (Hình 2.12).
-9 -


Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor
cùng dấu, trở lại pha 1 (Hình 2.13).

Hình 2.11 Pha 1.

Hình 2.12 Pha 2.

Hình 2.13 Pha 3.

 Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều:
Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non,
cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh
đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của
Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để
làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển
mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của
cuộn dây song song với các đường sức từ trường, nghĩa là lực quay của động cơ
bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay
theo quán tính.
Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều
phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và

hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.
 Điều khiển tốc độ:
Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp
đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện.
Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng cách điều khiển các điểm chia
điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở
hoặc mạch điện tử... Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách
thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được

-10 -


nếu thay đổi cả hai. Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công-tắc-tơ
đặc biệt (công-tắc-tơ đổi chiều).
Điện áp tác dụng có thể thay đổi bằng cách xen vào mạch một điện trở nối tiếp
hoặc sử dụng một thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp bằng thyristor,
transistor hoặc loại cổ điển hơn nữa bằng các đèn chỉnh lưu hồ quang thủy ngân.
 Phương pháp để điều khiển tốc độ động cơ:
-

Phương pháp PWM.

Hình 2.14 Phương pháp PWM.
-

Nguyên lý của phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM):

Quan sát ở trên hình 2.14 thấy có 2 tín hiệu xung S1 và S2 có cùng một
khoảng chu kỳ. Tuy nhiên khoảng Ton (khoảng thời gian mức High trong 1 chu kỳ)
thì khác nhau, vì vậy tỉ số Ton/Toff của 2 tín hiệu cũng khác nhau. Việc điều chỉnh

này gọi là điều chỉnh độ rộng xung. Trong quá trình điều khiển động cơ, Ton là
khoảng thời gian cấp nguồn, Toff là khoảng thời gian không cấp nguồn. Khi thay
đổi khoảng thời gian Ton/Toff tức là thay đổi mức điện áp trung bình cấp cho
động cơ từ đó tốc độ của động cơ cũng thay đổi theo.

o

Ngoài ra, còn một số phương pháp điều khiển khác:

-

Phương pháp hàm truyền.

-

Phương pháp NoronNetWork.

-

Phương pháp Fuzzy Logic...

-11 -


Tìm hiểu về Encoder [11, 12, 13].
Encoder dùng để xác định vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là
bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.
Một số hình dạng động cơ có gắn encoder có trên thực tế:

Hình 2.15 Một số dạng động cơ có gắn encoder thường gặp.

Phân loại encoder:
Encoder có hai loại là Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.
 Encoder tuyệt đối:
Encoder tuyệt đối: Tín hiệu nhận được chỉ rõ ràng vị trí của encoder mà không
cần xử lý gì thêm, và biết chính xác vị trí của encoder.
Các loại Encoder tuyệt đối: (Mục 5. Giới thiệu các loại Encoder tuyệt đối trong
phần phụ lục).
-

Encoder tuyệt đối dạng đĩa quang quay.

-

Encoder tuyệt đối dạng từ quay.

-

EXAG – Encoder tuyệt đối dạng quay không gây nổ.

 Encoder tương đối:
Encoder tương đối là loại encoder chỉ có 1, 2, hoặc tối đa là 3 vòng lỗ. Đĩa của
encoder quay được 1/n vòng tùy thuộc vào số lỗ trên đĩa. Tức là nếu số vòng lỗ
và số vòng trên một lỗ nhiều thì encoder đếm vị trí càng chính xác.
 Nguyên lý hoạt động cơ bản của Encoder, Led và lỗ:
Nguyên lý cơ bản của encoder: Đó là một đĩa tròn xoay quanh một trục, trên
đĩa có các lỗ (rãnh). Dùng một đèn Led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ
không có lỗ thì đèn Led không chiều qua được, chỗ có rãnh thì đèn Led sẽ chiếu
xuyên qua. Khi đó mặt phía bên kia của đĩa sẽ đặt một mắt thu. Với các tín hiệu
có hoặc không có ánh sáng chiếu qua thì ghi nhận có một tín hiệu hay một xung.
-12 -