Điều khiển động cơ bước
Biên dịch Đoàn Hiệp
Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh ‐ Chương trình PFIEV
Đây là bản dịch từ Tài liệu hướng dẫn điều khiển động cơ bước của giáo sư Douglas W. Jones,
Đại học IOWA. Tài liệu tiếng Anh nguyên bản của giáo sư đã được đăng ký bản quyền và chống mọi
hình thức in ấn thương mại. Được sự cho phép của giáo sư, tôi đã dịch tài liệu này ra tiếng Việt và cung
cấp miễn phí tại một số địa chỉ cố định. Đề nghị bạn đọc không sao chép, in ấn vì mục đích thương mại,
và không đưa lên các trang web khác, mà chỉ download và in ấn sử dụng cho mục đích cá nhân.
Thanks to Prof. Douglas W. Jones, this tutorial was translated with more ease. Xin gửi lời cảm
ơn chân thành đến các bạn tôi, đã ủng hộ và giúp đỡ rất nhiều trong quá trình biên dịch cũng như phổ
biến tài liệu này đến mọi người. Trong tài liệu dịch có nhiều điểm sai sót do yêu cầu về thời gian dịch
cũng như những hạn chế về mặt ngôn ngữ, mong các bạn thông cảm. Nếu phát hiện các lỗi dù nhỏ, hoặc
có ý kiến bổ sung, mong bạn đọc thông tin cho tác giả qua email:
[email protected].
Nội dung
Tóm tắt
Giới thiệu
1. Các loại động cơ bước
2. Vật lý học động cơ bước
3. Các mạch điều khiển cơ bản
4. Hạn dòng
5. Điều khiển vi bước
6. Điều khiển bậc trung bình
7. Điều khiển thời gian thực bậc cao
8. Phần mềm điều khiển động cơ bước
9. Ví dụ
Các nguồn tư liệu khác
Tóm tắt
Tài liệu hướng dẫn này gói gọn các đặc tính cơ bản của động cơ bước và các hệ
thống điều khiển động cơ bước, bao gồm cả phần vật lý học động cơ, điện học
các hệ điều khiển cơ bản, và phần mềm điều khiển động cơ tương ứng. Để phù
hợp với thực tế Việt Nam, cuối mỗi chương tôi bổ sung thêm phần tóm tắt để
bạn đọc dễ nhớ các ý chính của chương và cung cấp một số thủ thuật mà giáo sư
không tiện đề cập trong một tài liệu hướng dẫn tổng quát.
1
Giới thiệu
Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dùng bộ
chuyển mạch. Cụ thể, các mấu trong động cơ là stator, và rotor là nam châm
vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng
làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên
ngoài bởi bộ điều khiển, và đặc biệt, các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế
để động cơ có thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như là quay đến bất
kỳ vị trí nào. Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh,
cho phép chúng quay khá nhanh, và với một bộ điều khiển thích hợp, chúng có
thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở các vị trí bất kỳ.
Trong một vài ứng dụng, cần lựa chọn giữa động cơ servo và động cơ bước. Cả
hai loại động cơ này đều như nhau vì có thể xác định được vị trí chính xác,
nhưng chúng cũng khác nhau ở một số điểm. Servo motor đòi hỏi tín hiệu hồi
tiếp analog. Đặc biệt, điều này đòi hỏi một bộ tắc‐cô để cung cấp tín hiệu hồi
tiếp về vị trí của rotor, và một số mạch phức tạp để điều khiển sự sai lệch giữa vị
trí mong muốn và vì trí tức thời vì lúc đó dòng qua động cơ sẽ dao động tắt dần.
Để lựa chọn giữa động cơ bước và động cơ servo, phải xem xét một số vấn đề,
và nó phụ thuộc vào các ứng dụng thực tế. Ví dụ, khả năng trở về một vị trí đã
vượt qua phụ thuộc vào hình dạng rotor động cơ bước, trong khi đó, khả năng
lặp lại vị trí của động cơ servo nói chung phụ thuộc vào độ ổn định của bộ tắc cô
và các linh kiện analog khác trong mạch hồi tiếp.
Động cơ bước có thể được dùng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản;
những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiển gia tốc với tải trọng tĩnh,
nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiển ở gia tốc lớn, người ta vẫn dùng hệ
điều khiển vòng kín với động cơ bước. Nếu một động cơ bước trong hệ điều
khiển vòng mở quá tải, tất cả các giá trị về vị trí của động cơ đều bị mất và hệ
thống phải nhận diện lại; servo motor thì không xảy ra vấn đề này.
Động cơ bước trong tiếng Đức là SCHRITTMOTOREN, trong tiếng Pháp là
MOTEURS PAS À PAS, và trong tiếng Tây Ban Nha là MOTOR PASO PASO.
Từ step‐motor và stepper motor cũng được dùng khá phổ biến.
2
Các nguồn tư liệu khác
Các trang web
Một số trang web khác về điều khiển động cơ
• http://www.ams2000.com/stepping101.html
một tài liệu hướng dẫn tóm gọn rất hay
• http://motioncontrol.com/
trang web thương mại về điều khiển chuyển động
• http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/
• http://www.euclidres.com/apps/stepper_motor/stepper.html
Một số nhà cung cấp động cơ
• http://www.ams2000.com/
• http://www.dmicrotek.com/ (động cơ rất bé)
• http://www.eadmotors.com/ (động cơ cỡ trung bình)
• http://www.gunda‐gmbh.de/ (German)
• http://www.hsi‐inc.com/
• http://www.linengineering.com/ (100 to 800 steps per revolution)
• http://www.micromo.com/ (động cơ siêu nhỏ)
• http://www.mitsumi.co.jp/cgi‐bin/agree.cgi?lang=1 (Japan)
Các nhà cung cấp đồ cũ
• ALL Electronics (new and surplus)
• DIY Electronics (kits, Hong Kong)
• EIOʹs Stepper Motor Page (surplus)
• PC Gadgets (the Gadgetmaster interface)
• Hi‐Tech Surplus;
• Vorlac (Surplus, australia)
• Wirz Electronics (Hobbyist oriented, controllers)
3
Dịch vụ thiết kế, lựa chọn và tạo mô hình động cơ
• Yeadon Engineering Services,
[email protected] (Michigan)
Dịch vụ tư vấn
• Simon Bridger Design (New Zealand)
Những trang web khác
• The Art of Motion Control;
• EIOʹs Stepper Motor Page;
Sách
Handbook of Small Electric Motors
William H. Yeadon and Alan W, Yeadon, eds.
McGraw‐Hill, c2001.
LC number: TK2537 .H34 2001
Stepping motors: a guide to modern theory and practice
Acarnley, P. P.
P. Peregrinus on behalf of the IEE, 1984, c1982.
LC number: TK2537 .A28 1984
A third edition has recently been released.
Stepping motors and their microprocessor controls
Kenjo, Takashi
Oxford University Press, c1984.
LC number: TK2785 .K4 1984
4
Copyright by webtailieu.net