Thiết kế, chế tạo mô hình thực hành cửa tự động

cöa tr­ît....Nh­ng chóng th­êng ®­îc s¶n xuÊt ë n­íc ngoµi b¸n t¹i viÖt nam víi gi¸ thµnh kh¸ cao. V× thÕ chóng kh«ng ®­îc sö dông réng r·i. Nhu cÇu cöa tù ®éng ë ViÖt Nam lµ rÊt lín vÒ sè l­îng vµ chñng lo¹i. 1.1.1.Cöa kÐo : H×nh 1.1. Cña kÐo Lo¹i cöa nµy cßn kh¸ l¹ ë n­íc ta, víi kÕt cÊu ®¬n gi¶n mét ®éng c¬ ®­îc g¾n cè ®Þnh víi trÇn nhµ. Cöa ®­îc ®éng c¬ kÐo b»ng mét ®o¹n d©y. ¦u ®iÓm cña lo¹i nµy lµ ®¬n gi¶n nh­ng hiÖu qu¶, c¸nh cöa ch¾c. Cã lÏ nh­îc ®iÓm cña lo¹i cöa nµy lµ ®éng c¬ g¾n víi trÇn nhµ v× vËy cÇn ph¶i g¾n ®ñ ch¾c ®Ó chÞu ®­îc søc nÆng cña cöa. V× vËy trong thùc tÕ ng­êi ta Ýt sö dông lo¹i cöa kÐo nµy do nh­îc ®iÓm lµ ph¶i g¾n ®ñ ch¾c ®Ó chÞu søc nÆng nÕu kh«ng sÏ rÊt nguy hiÓm cho ng­êi sö dông. 1.1.2. Cña cuèn H×nh 1.2. Cña cuèn Lo¹i cöa nµy víi c¸nh cöa cã kh¶ n¨ng cuén trßn l¹i ®­îc . Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa , ®éng c¬ cña cöa sÏ t¸c ®éng qua mét trôc cuèn cöa cuén trßn quanh trôc ®ã . Lo¹i cöa nµy cã ­u ®iÓm lµ gän nhÑ tiÖn dông vµ dÔ sö dông , chØ cÇn mét ®äng c¬ c«ng suÊt nhá . Th­êng ®­îc dïng lµm cöa cho gala «t« . Nã cã tÝnh kinh tÕ cao v× dÔ chÕ t¹o .Nh­ng còng cã nh­îc ®iÓm lµ cöa kh«ng ch¾c ch¾n vµ dÔ bÞ hang h¬n c¸c loai cña kh¸c . 1.1.3.Cöa tr­ît : H×nh 1.3. Cña tr­ît Lo¹i cña nµy cã ®Æc ®iÓm lµ cã mét r·nh cè ®Þnh cho phÐp c¸nh cöa cã thÓ tr­ît qua l¹i . Cöa tr­ît cã nhiÒu lo¹i , tuú thuéc vµo h×nh d¹ng r·nh tr­ît nh­ r·nh th¼ng th× lµ lo¹i cöa chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn , r·nh trßn th× lµ lo¹i cöa chuyÓn ®éng xoay trßn . Lo¹i cöa nµy th­êng ®­îc sö dông trong nhµ hµng , kh¸ch s¹n , s©n bay , nhµ ga … Cöa nµy co ­u ®iÓm lµ kÕt cÊu nhÑ nhµng t¹o c¶m gi¸c tho¸ng ®¹t , tho¶i m¸i vµ lÞch sù . Lo¹i cöa nµy thiÕt kÕ kh¸ dÔ dµng , cã thÓ nhËn biÕt ®­îc ng­êi , may mãc cã thÓ ®i qua . Lo¹i cöa nµy ë n­íc ta ®­îc sö dông kh¸ phæ biÕn . 1.2. Kh¶o s¸t c¸c lo¹i cöa ®ãng më tù ®éng ë hµ néi hiÖn nay Th«ng qua viÖc quan s¸t, t×m hiÓu vÒ cöa tù ®éng ë mét sè ®Þa ®iÓm trªn Hµ Néi hiÖn nay, ta nhËn thÊy cöa tù ®éng ®­îc sö dông chñ yÕu ë nh÷ng n¬i giao dÞch th­¬ng m¹i, nh÷ng c«ng së lín, ë s©n bay, ng©n hµng vµ c¸c kh¸ch s¹n lín. V× nh÷ng n¬i nµy cã l­îng ng­êi qua l¹i lín, ®ång thêi nh÷ng n¬i nµy l¹i yªu cÇu cã tÝnh hiÖn ®¹i, sang träng vµ tiÖn dông. Sö dông cöa tù ®éng t¹i nh÷ng n¬i nµy sÏ ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu trªn . Tuy nhiªn cöa tù ®éng còng cã rÊt nhiÒu lo¹i tuú theo yªu cÇu vÒ môc ®Ých sö dông nh­ träng l­îng cöa, chiÒu cao hay phÇn m¹ch ®iÒu khiÓn cöa. Theo träng l­îng cöa th× cã c¸c lo¹i sau: lo¹i 200 kg/hai c¸nh t¹i Cung v¨n ho¸ h÷u nghÞ ViÖt X«,lo¹i 180kg/2 c¸nh t¹i ng©n hµng n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n….Ngoµi ra ng­êi ta cßn chia ra lµm hai lo¹i theo sè c¸nh cöa:Lo¹i mét c¸nh vµ lo¹i hai c¸nh. + Cöa tù ®éng chØ cã 1 c¸nh: sö dông ë nh÷ng n¬i yªu cÇu tÝnh hiÖn ®¹i, sang träng nh­ng l¹i cã sè l­îng ng­êi ®i qua l¹i kh«ng nhiÒu .Hay nh÷ng lo¹i cæng cã kÝch th­íc lín dïng ë c¸c c«ng ty, xÝ nghiÖp hay nh÷ng ng«i nhµ lín … + Cöa tù ®éng cã hai c¸nh: Lo¹i cöa nµy ®­îc dïng réng r·i h¬n so víi lo¹i cöa tù ®éng 1 c¸nh. Theo phÇn m¹ch ®iÒu khiÓn, hiÖn nay th× hÇu hÕt nh÷ng lo¹i cöa tù ®éng míi ®Òu dïng lo¹i m¹ch phi tiÕp ®iÓm nh­ t¹i toµ nhµ 14 L¸ng H¹,kh¸ch s¹n Horison….Ngoµi ra t¹i s©n bay Néi Bµi do nhu cÇu giao dÞch vµ vËn chuyÓn hiÖn ®¹i nªn hÖ thèng cöa tù déng ë ®©y dïng phÇn mÒm l«g« ®Ó ®iÒu khiÓn.§Ó t×m hiÓu s©u h¬n trong c«ng nghÖ nµy ta sÏ ph©n tÝch hÖ thèng cöa tù ®éng ë s©n bay Néi Bµi. Kh¶o s¸t cöa tù ®éng ë s©n bay Néi Bµi - Hµ Néi H×nh 1.4. Cña tù ®éng ë s©n bay Néi Bµi Tr­íc cöa ra vµo n¬i b¸n vÐ vµ lµm thñ tôc bay cña s©n bay Néi Bµi c¶ tÇng 1 vµ tÇng 2 mçi tÇng cã 14 hÖ thèng cöa tù ®éng .TÊt c¶ c¸c cöa nµy ®Òu cã kÕt cÊu c¬ khÝ vµ h×nh d¹ng bªn ngoµi gièng nhau. §©y lµ lo¹i cöa tr­ît rÊt phæ biÕn Cöa tù ®éng t¹i ®©y sö dông hÖ thèng cöa hai c¸nh träng l­îng mçi c¸nh kho¶ng 80 kg. §éng c¬ dïng trong cöa tù ®éng t¹i ®©y lµ ®éng c¬ mét chiÒu ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p.HÖ thèng cöa t¹i ®©y kh«ng dïng hÖ thèng con l¨n phô mµ thay vµo ®ã lµ sö dông hai gê s¾t cè ®Þnh xuèng sµn. Cuèi hµnh tr×nh më cã ®Æt mét c«ng t¾c hµnh tr×nh ®Ó b¶o vÖ tr¸nh cho cöa kh«ng chuyÓn ®éng v­ît qu¸ hµnh tr×nh. Quan s¸t cöa chuyÓn ®éng em thÊy cöa chuyÓn ®éng víi hai cÊp tèc ®é. Khi më cöa cöa më ra víi vËn tèc nhanh ®Ó kÞp thêi më ra tr¸nh t×nh tr¹ng ng­êi ph¶i chê ®îi cöa më g©y c¶m gi¸c khã chÞu cho ng­êi muèn ®i vµo, gÇn hÕt hµnh tr×nh më cöa gi¶m tèc vµ dõng l¹i, khi cöa ®ãng cöa ®ãng víi vËn tèc chËm h¬n so víi lóc më ®Ó tr¸nh g©y c¶m gi¸c cho ng­êi muèn ®i vao tõ ®»ng xa.GÇn hÕt hµnh tr×nh cöa gi¶m tèc vµ dõng l¹i chÝnh x¸c. Khi cöa ®ang ®ãng mµ cã tÝn hiªu ng­êi ®i vµo th× cöa sÏ më ra víi vËn tèc nhanh sau gÇn cuèi hµnh tr×nh th× gi¶m tèc vµ dõng l¹i chÝnh x¸c ë cuèi hµnh tr×nh. C¶m biÕn dïng ë ®©y lµ hai c¶m biÕn quang:Mét c¶m biÕn ®Æt ë phÝa bªn ngoµi, mét c¶m biÕn ®Æt ë phÝa bªn trong cña c¸nh cöa ®Ó ®¶m b¶o nhËn biÕt vµ b¸o tÝn hiÖu khi cã ng­êi ®i tõ trong ra còng nh­ khi cã ngõ¬i ®i tõ ngoµi vµo.Hai c¶m biÕn nµy trªn khung c¸nh cöa. Ph­¬ng thøc ho¹t ®éng cña lo¹i cöa nµy lµ dïng m¹ch ®iÒu khiÓn kh«ng tiÕp ®iÓm dïng c¸c phÇn tö l«gic th× cã ­­ ®iÓm lµ rÎ,viÖc háng hãc cã thÓ söa chöa dÔ dµng, nh­ng nã cã mét nh­îc diÓm rÊt lín lµ lµm viÖc kh«ng l©u bÒn b»ng ph­¬ng ph¸p dïng bé ®iÒu khiÓn l«g«, PLC...Cßn cöa dïng phÇn mÒm diÒu khiÓn b»ng l«g« l¹i cã ­u ®IÓm lµ lµ viÖc rÊt æn ®Þnh nhÑ ªm,tr¬n nh­ng cã nh­îc ®IÓm lµ gi¸ c¶ ®¾t,nÕu háng hãc rÊt khã söa ch÷a.Do ®ã hiÖn nay tuú theo nhu cÇu sö dông vµ vèn ®Çu t­ kh¸c nhau, mµ viÖc øng dông lo¹i cöa nµo cho phï hîp. Ngoµi ra qua viÖc quan s¸t võa qua em thÊy viÖc l¾p ®Æt cöa tù ®éng th­êng ®­îc s¾p xÕp ë nh÷ng n¬i mµ tÇm nh×n cã ®é réng lín,kh«ng gian réng vµ th­êng cã c¸c lo¹i cöa kh¸c ®i kÌm nh­ cöa ®Èy hay cöa cuèn ®Ó t¹o thªm mü quan.C¸c c¶m biÕn dïng trong c¸c lo¹i cöa tù ®éng cã ë Hµ Néi hiÖn nay ®Òu lµ c¶m biÕn hång ngo¹i. Ch­¬ng ii C¸c yªu cÇu vµ môc ®Ých chÕ t¹o m« h×nh Cöa ®ãng më tù ®éng 2.1. C¸c yªu cÇu cña m« h×nh + KÝch th­íc gän gµng + HÖ thèng c¬ ho¹t ®éng tèt + HÖ thèng ®iÖn tèt, ho¹t ®éng ®óng theo thiÕt kÕ + HÖ thèng cöa ®¸p øng mäi yªu cÇu ®Æt ra. 2.1.1. Yªu cÇu vÒ ch­¬ng tr×nh chung - Cöa ph¶i tù ®éng më khi cã xe muèn vµo, vµ ph¶i tù ®éng ®ãng khi xe ®· vµo hÕt - Cöa thiÕt kÕ ®Ó cã thÓ ®ãng më mét c¸ch th«ng minh, khi cã tÝn hiÖu ng­êi th× cöa më ra th× më víi vËn tèc v1 nhanh nhÊt ®Ó ng­êi hoÆc xe lËp tøc cã thÓ ra vµo . Khi cöa më gÇn hÕt hµnh tr×nh th× tù ®éng gi¶m tèc ®é xuèng vËn tèc v3 nhá nhËt ®Ó cöa dõng l¹i chÝnh x¸c ë cuèi hµnh tr×nh më . Khi hÕt tÝn hiÖu ng­íi , sau mét kho¶ng thêi gian trÔ 5gi©y , cöa sÏ ®ãng l¹i nhanh víi vËn tèc v2 . Khi gÇn hÕt hµnh tr×nh ®ãng , th× cöa gi¶m tèc ®é ®ãng xuèng v3 ®Ó tr¸nh va ch¹m gi÷a hai c¸nh cöa. - Khi cöa ®ang ®ãng l¹i , nÕu l¹i cã tÝn hiÖu ng­êi th× cöa l¹i lËp tøc më ra . - Dïng kü thuËt PLC ®Ó ch­¬ng tr×nh ho¹t ®éng cho cöa. 2.1.2. Yªu cÇu vÒ c¬ khÝ. Yªu cÇu cña m« h×nh lµ ph¶i gièng víi cöa thËt c¶ vÒ h×nh thøc vµ chÊt l­îng ho¹t ®éng , ph¶i ch¾c ch¾n vµ gän gµng . Do ®ã, viÖc thiÕt kÕ kÕt cÊu c¬ khÝ cho m« h×nh còng ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu kü thuËt nh­ ®èi víi cöa thËt: Khung cöa , c¸nh cöa, r·nh tr­ît , xÝch , b¸nh r¨ng , trôc quay... Ngoµi ra, cßn cã c¸c kÕt cÊu phô ®Ó t¹o ra m« h×nh cöa tù ®éng thËt hoµn chØnh nh­ cöa thËt. §éng c¬ ë ®©y lµ lo¹i ®éng c¬ 1 chiÒu ®­îc cÊp nguån bëi bé chØnh l­u cÇu 1 chiÒu,kÕt hîp víi bé ®¶o chiÒu cho phÐp ®éng c¬ cã thÓ quay thuËn hoÆc quay ng­îc. 2.2. Môc ®Ých cña viÖc chÕ t¹o m« h×nh - Nghiªn cøu, chÕ t¹o ra m« h×nh cöa tù ®éng nµy sinh viªn còng ph¶i tham kh¶o thùc tÕ nhiÒu lÜnh vùc vµ tham kh¶o b»ng nhiÒu tµi liÖu kh¸c nhau. §iÒu ®ã mang l¹i sù hiÓu biÕt s©u s¾c h¬n cho sinh viªn kh«ng chØ trong mét lÜnh vùc tù ®«ng ho¸ mµ cßn nhiÒu lÜnh vùc,ngµnh nghÒ kh¸c nh­ ®iÖn,®iÖn tö, c¬ khÝ... - ViÖc chÕ t¹o ra m« h×nh ho¹t ®éng tèt sÏ t¹o ®iªu kiÖn cho sinh viªn cã c¬ héi häc tËp vµ nghiªn cøu m«n häc mét c¸ch thùc tÕ, lµ mét c¬ héi rÊt tèt gióp sinh viªn khái bì ngì khi lµm viÖc thùc tÕ. - T¹o ra mét m« h×nh cöa ®ãng më tù ®éng cã thÓ ho¹t ®éng tèt, tõ ®ã cã thÓ chÕ t¹o ®­îc cöa tù ®éng phôc vô thùc tÕ . Ch­¬ng iii ChÕ t¹o kÕt cÊu c¬ khÝ C«ng viÖc chÕ t¹o kÕt cÊu c¬ khÝ cho cöa ®ãng më tù ®éng lµ v« cïng quan träng ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao míi ®¶m b¶o tèt cho sù ho¹t ®éng cña cöa . 3.1. Khung m« h×nh cöa tù ®éng H×nh 3.1. Khung m« h×nh Khung cña m« h×nh ®­îc hµn tõ nh÷ng thanh thÐp hép 15mm x 15mm . Khi hµn song , khung ®­îc s¬n tÜnh ®iÖn . 3.2. C¬ cÊu truyÒn ®éng cña cöa tù ®éng H×nh 3.2. C¬ cÊu truyÒn ®éng 1: C¸nh cöa 2: Thanh ray 3: Con l¨n 4: Pu li 5: D©y curoa 6: R·nh tr­ît d­íi 3.3. C¸nh cöa H×nh 3.4. C¸nh cöa Cöa ®­îc lµm b»ng kÝnh dµy 5mm phÝa trªn ®­îc g¸ vµo thanh nh«m h×nh ch÷ H ®Ó b¾t víi c¬ cÊu chuyÓn ®éng. 3.4. Thanh ray H×nh 3.5. Thanh ray Thanh ray ®­îc lµm b»ng gç kh«. Tr¸nh cong vªnh vµ gi¶m tiÕng ån khi cöa ho¹t ®éng 3.5.Con l¨n H×nh 3.6. Con l¨n Con l¨n b»ng s¾t cã kÝch th­íc nh­ h×nh vÏ 3.6. Puli H×nh 3.7. Puli Puli ®­îc lµm b»ng nhùa. 3.7. R·nh tr­ît d­íi H×nh 3.8. R·nh tr­ît d­íi R·nh tr­ît d­íi ®­îc lµm tõ thanh nh«m h×nh ch÷ U. Ch­¬ng iv ThiÕt kÕ phÇn c¬ cña m« h×nh cöa ®ãng më tù ®éng 4.1. Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu 4.1.1. Vai trß cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu - Trong nÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i, ®éng c¬ mét chiÒu vÉn ®­îc coi lµ mét lo¹i m¸y quan träng mÆc dï ngµy nay cã rÊt nhiÒu lo¹i m¸y mãc hiÖn ®¹i sö dông nguån ®iÖn xoay chiÒu th«ng dông. - Do ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu ­u ®iÓm nh­ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é rÊt tèt, kh¶ n¨ng më m¸y lín vµ ®Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i. ChÝnh v× vËy mµ ®éng c¬ mét chiÒu ®­îc dïng nhiÒu trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp cã yªu cÇu cao vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é nh­ c¸n thÐp, hÇm má, giao th«ng vËn t¶i ...mµ ®iÒu quan träng lµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp hay ®ßi hái dïng nguån ®iÖn mét chiÒu. - Bªn c¹nh ®ã, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu còng cã nh÷ng nh­îc ®iÓm nhÊt ®Þnh cña nã nh­ so víi m¸y ®iÖn xoay chiÒu th× gi¸ thµnh ®¾t h¬n chÕ t¹o vµ b¶o qu¶n cæ gãp ®iÖn phøc t¹p h¬n (dÔ ph¸t sinh tia löa ®iÖn)... nh­ng do nh÷ng ­u ®iÓm cña nã nªn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn cßn cã mét tÇm quan träng nhÊt ®Þnh trong s¶n suÊt. - C«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu hiÖn nay vµo kho¶ng 10.000 kW, ®iÖn ¸p vµo kho¶ng vµi tr¨m cho ®Õn 1000 V. H­íng ph¸t triÓn hiÖn nay lµ c¶i tiÕn tÝnh n¨ng cña vËt liÖu, n©ng cao chØ tiªu kinh tÕ cña ®éng c¬ vµ chÕ t¹o nh÷ng ®éng c¬ cã c«ng suÊt lín h¬n ... 4.1.2. CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu a) PhÇn tÜnh hay stato §©y lµ phÇn ®øng yªn cña m¸y, bao gåm c¸c bé phËn chÝnh sau: - Cùc tõ chÝnh: Lµ bé phËn sinh ra tõ tr­êng gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y quÊn kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t cùc tõ. Lâi s¾t cùc tõ lµm b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn hay thÐp cacbon dµy 0,5 ®Õn 1mm Ðp l¹i vµ t¸n chÆt. Trong ®éng c¬ ®iÖn nhá cã thÓ dïng thÐp khèi. Cùc tõ ®­îc g¾n chÆt vµo vá m¸y nhê c¸c bul«ng. D©y quÊn kÝch tõ ®­îc quÊn b»ng d©y ®ång bäc c¸ch ®iÖn vµ mçi cuén d©y ®Òu ®­îc bäc c¸ch ®iÖn kü thµnh mét khèi tÈm s¬n c¸ch ®iÖn tr­íc khi ®Æt trªn c¸c cùc tõ. C¸c cuén d©y kÝch tõ ®­îc ®Æt trªn c¸c cùc tõ nµy ®­îc nèi tiÕp víi nhau. - Cùc tõ phô: Cùc tõ phô ®­îc ®Æt trªn c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu. Lâi thÐp cña cùc tõ phô th­êng lµm b»ng thÐp khèi vµ trªn th©n cùc tõ phô cã ®Æt d©y quÊn mµ cÊu r¹o gièng nh­ d©y quÊn cùc tõ chÝnh. Cùc tõ phô ®­îc g¾n vµo vá m¸y nhê nh÷ng bul«ng. - G«ng tõ: G«ng tõ dïng lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ, ®ång thêi lµm vá m¸y. Trong ®éng c¬ ®iÖn nhá vµ võa th­êng dïng thÐp dµy uèn vµ hµn l¹i. Trong m¸y ®iÖn lín th­êng dïng thÐp ®óc. Cã khi trong ®éng c¬ ®iÖn nhá dïng gang lµm vá m¸y. - C¸c bé phËn kh¸c. + N¾p m¸y: §Ó b¶o vÖ m¸y khái nh÷ng vËt ngoµi r¬i vµo lµm h­ háng d©y quÊn vµ an toµn cho ng­êi khái ch¹m vµo ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá vµ võa n¾p m¸y cßn cã t¸c dông lµm gi¸ ®ì æ bi. Trong tr­êng hîp nµy n¾p m¸y th­êng lµm b»ng gang. + C¬ cÊu chæi than: §Ó ®­a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra ngoµi. C¬ cÊu chæi than bao gåm cã chæi than ®Æt trong hép chæi than nhê mét lß xo t× chÆy lªn cæ gãp. Hép chæi than ®­îc cè ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸. Gi¸ chæi than cã thÓ quay ®­îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. Sau khi ®iÒu chØnh xong th× dïng vÝt cè ®Þnh chÆt l¹i. b) PhÇn quay hay r«to Bao gåm nh÷ng bé phËn chÝnh sau: - Lâi s¾t phÇn øng: + Dïng ®Ó dÉn tõ. Th­êng dïng nh÷ng tÊm thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,5mm phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× ®Æt d©y quÊn vµo. +Trong nh÷ng ®éng c¬ trung b×nh trë lªn ng­êi ta cßn dËp nh÷ng lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹ thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®­îc nh÷ng lç th«ng giã däc trôc. +Trong nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lín h¬n th× lâi s¾t th­êng chia thµnh nh÷ng ®o¹n nhá, gi÷a nh÷ng ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe hë th«ng giã. Khi m¸y lµm viÖc giã thæi qua c¸c khe hë lµm nguéi d©y quÊn vµ lâi s¾t. +Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhá, lâi s¾t phÇn øng ®­îc Ðp trùc tiÕp vµo trôc. Trong ®éng c¬ ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m nhÑ träng l­îng r«to. - D©y quÊn phÇn øng. + D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn ph¸t sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng th­êng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá cã c«ng suÊt d­íi vµi kW th­êng dïng d©y cã tiÕt diÖn trßn. Trong m¸y ®iÖn võa vµ lín th­êng dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt. D©y quÊn ®­îc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi thÐp. + §Ó tr¸nh khi quay bÞ v¨ng ra do lùc li t©m, ë miÖng r·nh cã dïng nªm ®Ó ®Ì chÆt hoÆc ®ai chÆt d©y quÊn. Nªm cã lµm b»ng tre, gç hay bakelit. - Cæ gãp : Dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång cã ®­îc m¹ c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng líp mica dµy tõ 0,4 ®Õn 1,2mm vµ hîp thµnh mét h×nh trôc trßn. Hai ®Çu trôc trßn dïng hai h×nh èp h×nh ch÷ V Ðp chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ trô trßn còng c¸ch ®iÖn b»ng mica. §u«i vµnh gãp cã cao lªn mét Ýt ®Ó hµn c¸c ®Çu d©y cña c¸c phÇn tö d©y quÊn vµ c¸c phiÕn gãp ®­îc dÔ dµng. - C¸c bé phËn kh¸c. + C¸nh qu¹t: Dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y. M¸y ®iÖn mét chiÒu th­êng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ, ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng giã. C¸nh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y, khi ®éng c¬ quay c¸nh qu¹t hót giã tõ ngoµi vµo ®éng c¬. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ lâi s¾t vµ d©y quÊn råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y. +Trôc m¸y: Trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, c¸nh qu¹t vµ æ bi. Trôc m¸y th­êng lµm b»ng thÐp cacbon tèt. 4.1.3. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp Rf E Rkt Ckt Uu + _ - Khi nguån ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ ®iÖn ¸p kh«ng ®æi th× m¹ch kÝch tõ th­êng m¾c song song víi m¹ch ph¶n øng, lóc nµy ®éng c¬ gäi lµ ®éng c¬ kÝch tõ song song. H×nh 4.1. S¬ ®å nèi d©y cña ®éng c¬ kÝch tõ song song - Khi nguån ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng ®ñ lín th× m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp víi nhau, lóc nµy ®éng c¬ ®­îc gäi lµ ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp E UT1 UT1 p3 p2 p1 b c. t t t t I2 I1 Id Ud t3 t2 Rf U Ikt Rkt U CKT Ukt H×nh 4.2. S¬ ®å nèi d©y cña ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp 4.1.3.1 Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp - Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¹ch phÇn øng: U­ = E­ +(R­ +Rf)I­ U­ : §iÖn ¸p phÇn øng E­ : SuÊt ®iÖn ®éng phÇn øng R­ ,Rf : §iÖn trë phÇn øng,®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng E I Rf U Ikt Rkt U CKT Ukt I­ : Dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng R­ =r­ +rct +rb +rtc r­ : §iÖn trë cuén d©y phÇn øng rct : §iÖn trá cùc tõ phô rb : §iÖn trë cuén bï rtx : §iÖn trë tiÕp xóc chæi ®iÖn E­ = : Tèc ®é gãc (Rad/s) E­ = Ke . E­ Ke: HÖ sè søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ (4.1) - BiÓu thøc (4.1) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬. - MÆt kh¸c m«men ®iÖn tõ M®t =K..I­ Suy ra I­ = - Thay gi¸ trÞ I­ vµo biÓu thøc (1) ®­îc: - NÕu bá qua tæn thÊt c¬ vµ tæn thÊt thÐp th× m«men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«men ®iÖn tõ, kÝ hiÖu lµ M: M®t =Mc¬ =M (4.2) - BiÓu thøc (4.2) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp - M«men phô thuéc vµo tõ th«ng vµ dßng phÇn øng Tõ ph­¬ng tr×nh (4.2) suy ra: ®Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U­, tõ th«ng tøc lµ thay ®æi dßng kÝch tõ Ikt vµ thay ®æi ®iÖn trë phÇn øng R­ ,Rf - M =K..I­ .do ®ã muèn ®¶o chiÒu ®éng c¬ tøc lµ ®¶o chiÒu m«men M ta cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu tõ th«ng (tøc lµ ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ Ikt ) hoÆc lµ ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng I­ - Gi¶ thiÕt phÇn øng ®­îc bï ®ñ, tõ th«ng =const, tõ c¸c ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ lµ tuyÕn tÝnh. §å thÞ cña chóng lµ nh÷ng ®­êng th¼ng ®­îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ: H×nh 4.3. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp 4.1.3.2. ¶nh h­ëng cña c¸c tham sè ®Õn ®Æc tÝnh c¬ - Tõ ph­¬ng tr×nh: - Ta thÊy cã ba tham sè ¶nh h­ëng ®Õn ®Æc tÝnh c¬: tõ th«ng ®éng c¬, ®iÖn ¸p phÇn øng U­ vµ ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬. LÇn l­ît xÐt ¶nh h­ëng cña tõng tham sè a) ¶nh h­ëng cña ®iÖn trë phÇn øng. - Gi¶ thiÕt U­ = Udm = const vµ - Muèn thay ®æi ®iÖn trë m¹ch phÇn øng ta nèi thªm ®iÖn trë phô Rf vµo m¹ch phÇn øng. Trong tr­êng hîp nµy tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t­ëng: - §é cøng ®Æc tÝnh c¬ - Khi Rf cµng lín, cµng nhá nghÜa lµ ®Æc tÝnh c¬ cµng dèc, øng víi Rf = 0 cã ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn TN(Rn) Rf1 Rf2 Rf3 M Mc Rn<Rf1<Rf2<Rf3 H×nh 4.4. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi thay ®æi ®iÖn trë phô m¹ch phÇn øng cã gi¸ trÞ lín nhÊt lªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cã ®é cøng h¬n tÊt c¶ c¸c ®­êng ®Æc tÝnh cã ®iÖn trë phô - Nh­ vËy khi thay ®æi ®iªn trë phô Rf ta ®­îc mét hä ®Æc tÝnh biÕn trë cã d¹ng nh­ h×nh vÏ 4.5, øng víi mét phô t¶i Mc nµo ®ã ,nÕu Rf cµng lín th× tèc ®é ®éng c¬ cµng gi¶m , ®ång thêi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ m«men ng¾n m¹ch còng gi¶m. Cho nªn ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p nµy ®Ó han chÕ dßng ®iÖn vµ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ phÝa d­íi tèc ®é c¬ b¶n. b) ¶nh h­ëng cña ®iªn ¸p phÇn øng. - Gi¶ thiÕt tõ th«ng , ®iÖn trë phÇn øng R­ = const. Khi thay ®æi ®iÖn ¸p theo h­íng gi¶m so víi Udm cã: + Tèc ®é kh«ng t¶i: Mc U1 U2 U3 U4 Udm M(I) + §é c­ng ®Æc tÝnh c¬: H×nh 4.5. §Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp khi gi¶m ®iªn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®é - Ta thÊy r»ng khi thay ®æi ®iªn ¸p (gi¶m ¸p) th× m«men ng¾n m¹ch cña ®éng c¬ gi¶m vµ tèc ®é ®éng c¬ còng gi¶m øng víi mét phô t¶i nhÊt ®Þnh. Do ®ã ph­¬ng ph¸p nµy còng ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn khëi ®éng. c) ¶nh h­ëng cña tõ th«ng. - Gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p phÇn øng U­ = U®m= const. §iÖn trë phÇn øng R­ = const. Muèn thay ®æi dßng ®iÖn kich tõ Ikt ®éng c¬. Trong tr­¬ng hîp nµy: + Tèc ®é kh«ng t¶i: Mnm2 Mnm1 Mnm M + §é cøng ®Æc tÝnh c¬: H×nh 4.6. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒukÝch tõ ®éc lËp khi gi¶m tõ th«ng. - Do c©ó t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn, vµ thùc tÕ th­êng gi¶m t­ th«ng. Nªn khi tõ th«ng gi¶m th× t¨ng cßn sÏ gi¶m. Ta cã mét hä ®Æc tÝnh c¬ víi t¨ng dÇn vµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi¶m dÇn khi gi¶m tõ th«ng. - Khi thay ®æi tõ th«ng th× dßng ®iÖn ng¾n m¹ch - M« men ng¾n m¹ch - C¸c ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi gi¶m tõ th«ng ®­îc biÓu diÔn nh­ trªn h×nh 4.7 - Víi d¹ng momen phô t¶i Mc thÝch hîp víi chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ th× khi gi¶m tõ th«ng tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn. 4.1.3.3. VÊn ®Ò ®¶o chiÒu - ChiÒu quay ®éng c¬ phô thuéc vµo chiÒu quay m«men cã thÓ dïng hai ph­¬ng ph¸p. HoÆc thay ®æi chiÒu dßng phÇn øng I­ hoÆc ®æi chiÒu tõ th«ng (®æi chiÒu dßng kÝch tõ Ikt). - NÕu dïng ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ. Khi m¸y ®ang quay th× do hÖ sè ®iÖn c¶m cña cuén d©y kÝch thÝch lín (do cã nhiÒu vßng d©y) nªn khi thay ®æi dßng kÝch thÝch Ikt th× xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt cao g©y ra ®iÖn ¸p lµm ®¸nh thñng c¸ch ®iÖn d©y quÊn kÝch thÝch . - Do ®ã ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ta chon ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I­ . - Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta chon ph­¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é lµ thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng U­ (tøc lµ ®iÒu khiÓn U­) vµ ®¶o chiÒu quay b»ng ®¶o chiÒu dßng phÇn øng I­ . 4.1.3.4. Mét sè yªu cÇu kÜ thuËt kh¸c a) §é tr¬n - Trong ®ã: + lµ tèc ®é æn ®Þnh cña ®éng c¬ ®¹t ®­îc ë cÊp i, i+1 + tøc lµ hÖ truyÒn ®éng cã thÓ æn ®Þnh ë mäi vÞ trÝ trong toµn d¶i ®iÒu chØnh b) D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é + Lµ ph¹m vi ®iÒu chØnh – lµ tØ sè gi¸ trÞ lín nhÊt vµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña tèc ®é lµm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho: Trong ®ã: + bÞ h¹n chÕ bëi ®é bÒn ®éng c¬ vµ ®é bÒn cña vµnh + bÞ chÆn bëi yªu cÇu vÒ m«men khëi ®éng, kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vµ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp. c) Chèng mÊt kÝch tõ + Khi më m¸y ph¶i ®¶m b¶o chèng mÊt kÝch tõ mµ nguyªn nh©n lµ do ng¾n m¹ch kÝch thÝch +V× khi ®ã E­ = 0 nªn I­ = +Do U kh«ng ®æi vµ R­ rÊt nhá (®iÖn trë cuén d©y phÇn øng) nªn I­ rÊt lín lµm ch¸y d©y quÊn vµ vµnh g + C¸ch kh¾c phôc ®iÒu nµy lµ ph¶i cã bé phËn nhËn biÕt ®­îc mÊt kÝch tõ ( vµ do ®ã I­ =0) th× lËp tøc ng¾t nguån cÊp cho phÇn øng tøc U­ = 0. Khi ®ã I­ kh«ng lín vµ tr¸nh ®­îc sù cè trªn. 4.1.4.§iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu 4.1.4.1. Nguyªn lÝ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng - §Ó ®iÒu chØnh ®iªn ¸p phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu cÇn cã thiÕt bÞ nguån ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé chØnh l­u ®iÒu khiÓn .....C¸c thiÕt bÞ nguån nµy cã c¸c chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã søc ®iÖn ®éng Eb ®iÒu chØnh ®­îc nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. V× lµ nguån cã c«ng suÊt h÷u h¹n so víi ®éng c¬ nªn c¸c bé biÕn ®æi nµy cã ®iÖn trë trong Rb vµ ®iÖn c¶m Lb kh¸c kh«ng, ë chÕ ®é x¸c lËp ph­¬ng tr×nh ®ac tÝnh cua hÖ thèng: U Eb(udk) Eu Rud I Rb BBD Udk LK H×nh 4.7. S¬ ®å khèi vµ s¬ ®å thay thÕ ë chÕ ®é x¸c lËp - Khi m«men lµ ®Þnh møc th× c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña tèc ®é lµ - §Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®¨c tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«men ng¾n m¹ch lµ: - Trong ®ã Km lµ hÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men . V× hä d¨c tÝnh c¬ lµ c¸c ®­êng song song nhau nªn theo ®Þnh nghÜa vÒ ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ cã thÓ viÕt: H×nh 4.8. X¸c ®Þnh ph¹m vi ®iÒu chØnh - Víi mét c¬ cÊu m¸y cô thÓ th× c¸c gi¸ trÞ , M®m , Km lµ x¸c ®Þnh, v× vËy ph¹m vi ®iÒu chØnh D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ cña ®é cøng . Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng hai lÇn ®iÖn trë phÇn øng. Do ®ã cã thÓ tÝnh s¬ bé ®­îc: - Sai sè t­¬ng ®èi cña t«c ®é ë ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt lµ: - V× c¸c gi¸ trÞ , , nªn cã thÓ tÝnh ®­îc gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®Æc tÝnh c¬ sao cho sai sè cho phÐp kh«ng v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp. §Ó lµm viÖc nµy trong ®a sè c¸c tr­êng hîp cÇn x©y dùng c¸c hÖ truyÒn ®éng kiÓu vßng kÝn. Trong suèt qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× tõ th«ng kÝch tõ ®­îc gi÷ nguyªn do ®ã m«men t¶i cho phÐp cña hÖ sÏ kh«ng ®æi: 4.1.4.2. Nguyªn lÝ ®iÒu chØnh tõ th«ng ®éng c¬ - §iÒu chØnh tõ th«ng kÝch thÝch cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ ®iÒu chØnh m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ vµ sø ®iÖn ®éng quay cña ®éng c¬ lµ m¹ch phi tuyÕn v× vËy hÖ ®iÒu chØnh tõ th«ng còng lµ hÖ phi tuyÕn: Trong ®ã rk : ®iÖn trë d©y quÊn kÝch thÝch rb : ®iÖn trë cña nguån ®iÖn ¸p kÝch thÝch : sè vßng d©y cña d©y quÊn kÝch thÝch - Trong chÕ ®é x¸c lËp cã quan hÖ sau: ; - Th­êng khi ®iÒu chØnh tõ th«ng th× ®iÖn ¸p phÇn øng ®­îc gi÷ nguyªn b»ng gi¸ trÞ ®Þnh møc, do ®ã ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt trong vïng ®iÒu chØnh tõ th«ng lµ ®Æc tÝnh cã ®iÖn ¸p phÇn øng ®Þnh møc, tõ th«ng ®Þnh møc vµ ®­îc gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ b¶n. Tèc ®é lín nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh tõ th«ng bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña cæ gãp ®iÖn. Khi gi¶m tõ th«ng ®Ó t¨ng tèc ®é quay cña ®éng c¬ th× ®ång thêi ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña cæ gãp còng bÞ xÊu ®i v× vËy, ®Ó ®¶m b¶o ®iªu kiÖn chuyÓn m¹ch b×nh th­êng th× cÇn ph¶i gi¶m dßng ®iÖn phÇn øng cho phÐp, kÕt qu¶ lµ momen cho phÐp trªn trôc ®éng c¬ gi¶m rÊt nhanh. Ngay c¶ khi gi÷ nguyªn dßng ®iÖn phÇn øng th× ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ còng gi¶m r©t nhanh khi gi¶m tõ th«ng kÝch thÝch: hay - Do ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch gi¶m tõ th«ng nªn ®èi víi c¸c ®«ng c¬ mµ tõ th«ng ®Þnh møc n»m ë chç tiÕp gi¸p gi÷a vïng tuyÕn tÝnh vµ vïng b·o hoµ cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ th× cã thÓ coi viÖc ®iÒu chØnh la tuyÕn tÝnh vµ h»ng sè C phô thuéc vµo th«ng sè kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn: E Udk Lk rbk ik + _ I rk H×nh 4.9. S¬ ®å thay thÕ H×nh 4.10. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi ®iÒu chØnh tõ th«ng ®éng c¬ 4.1.5. Vµi nÐt vÒ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch t­ b»ng nam ch©m vÜnh cöu Trong m¸y ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu , tõ tr­êng ®­îc t¹o thµnh nhê nam ch©m vÜnh cöu . So víi m¸y kiÓu kÝch thÝch ®iÖn tõ , c¸c m¸y nµy chØ kh¸c ë thiÕt bÞ cña hÖ thèng tõ . H×nh 4.11.HÖ thèng tõ cña m¸y ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu H×nh 4.11, vÏ c¸c kiÓu hÖ thèng tõ cã thÓ cã cña lo¹i m¸y nµy . KiÓu a vµ b cã c¸ch bè trÝ nam ch©m h×nh tia th«ng dông cho c¸c m¸y nhiÒu cùc khi 2p = 4 . V× chiÒu dµi cña nam ch©m ng¾n , t¸c dông khö tõ cña søc tõ ®éng phÇn øng däc theo ®­êng søc tõ ë kÕt cÊu nµy rÊt râ rÖt . §Ó gi¶m hiÖn t­îng ®ã cÇn chÕ t¹o nam ch©m cã lùc kh¸ng tõ m¹nh ( nam ch©m Ferittberi ) vµ lµm c¸c mÆt cùc cña nam ch©m b»ng vËt liÖu tõ mÒm . KiÓu kÕt cÊu c ®Æc biÖt thÝch hîp khi 2p = 2 , khi ®ã c¸c nam ch©m ®Æt theo h­íng tiÕp tuyÕn cã chiÒu dµi theo ph­¬ng tõ hãa lín . ë tr­êng hîp nµy cã thÓ dïng c¸c loai vËt liÖu tõ cã lùc kh¸ng tõ t­¬ng ®èi nhá nh­ng cã n¨ng l­îng riªng lín . Còng ngay chÝnh lo¹i nµy co thÓ kµm theo h×nh d . ë ®©y hÖ thèng tõ lµ mét vµnh x¸c ®Þnh ®· ®­îc tõ hãa lµm b»ng vËt liÖu tõ c­ngd .¦u ®iÓm cö lo¹i nµy lµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh­ng nhù¬c ®iÓm lµ kh¶ n¨ng ®æi chiÒu kÐm ®i v× khe hë trôc ngang nhá vµ tõ tr­êng phÇn øng lín . §Ó chÕ t¹o c¸c nam ch©m vÜnh cöu c«ng suet tõ vµi ®Õn vµi tr¨m oat ®­îc ding trong truúen ®äng c«ng suet nhá , trong «t« , m¸y bay vµ c¸c hÖ tù ®éng kh¸c . C¸c ®éng c¬ th­êng ding ë chÕ ®é ng¾n h¹n hoÆc ng¾n h¹n lÆp l¹i , cho phÐp më m¸y vµ ®æi chiÒu quay kh«ng cã biÕn tr¬ ë m¹ch phÇn øng . Tèc ®ä quay cña ®äng c¬ ®­îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng còng nh­ sö dông ¸p xung ®Ó ®iÒu chØnh sau tèc ®é quay . Ph­¬ng ph¸ ®iÒu chØnh sau thùc hiÖn ®­îc nhê r¬le khèng chÕ bëi m¸y phat tèc ®Ó ng¾n m¹ch mét c¸ch chu k× ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng . ë c¸c ®éng c¬ cã c«ng suet lín h¬n ng­êi ta sö dông kÝch thÝch cã bï . Trong tr­êng hîp ®ã ®éng c¬ ®­îc trang bi d©y quÊn kich thÝch mµ søc tõ ®éng cña nã ®ñ ®Ó ®iÒu chØnh tõ tr­êng trong ph¹m vi cho tr­íc . Khi tÝnh tãan vµ thiÕt kÕ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nam cham vÜnh cöu cÇn xÐt dÕn ®Æc thï cña ¶nh h­ëng cña søc tõ ®éng phÇn øng lµ t¸c dông khö tõ lµ chñ yÕu h¬n ®èi víi ®éng c¬ ®ång bé nam ch©m vÜnh cöu . Do kh«ng cã d©y quÊn kÝch thÝch vµ tæn hao trong c¸c d©y quÊn ®ã , so víi m¸y cã kÝch thich ®iÖn tõ , m¸y ®iÖn métchiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu co hiÖu suet cao h¬n , ®iÒu khiÓn , lµm m¸t dÔ dµng h¬n , kÝch thÝch l¨p ®Ët , träng l­îng vµ gi¸ thµnh ( víi loai co c«ng suÊt kh«ng lín ) nhá h¬n , kÝch thÝch æn ®Þnh h¬n v× tõ tr­êng cña nam ch©m vÜnh cöu kh«ng phôc thuéc tèc ®é quay , ®iÖn ¸p phÇn øng còng nh­ nhiÖt ®é . Tuy nhiªn , m¸y ®éng c¬ ®iªn mét triÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu còng cã mét sè nh­îc ®iÓm nh­ : tèc ®é quay vµ ®iÖn ¸p phÇn øng kh«ng ®iÒu chØnh ®­îc b»ng c¸ch thay ®æi tõ tr­êng ,kÝch thich ®­îc , c«ng suÊt v­ît qu¸ vai trôc oat th× chóng kh«ng thÓ s¸nh víi c¸c may cã kÝch thÝch ®iÖn tõ vÒ mÆt kÝch th­íc l¾p ®Æt, träng l­îng vµ gi¸ thµnh , c«ng nghÖ tõ hãa vµ chÕ t¹o nam ch©m phøc t¹p h¬n. C¸c ­u ®iÓm khi sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu: VÒ ph­¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é , ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu ­u viÖt h¬n so v¬I c¸c ®éng c¬ kh¸c . Kh«ng nh÷ng nã co kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng mµ cÊu tróc m¹ch lùc , m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n ®ång thêi l¹i ®¹t chÊt l­îng ®iÒu chØnh cao trong d¶i ®iÒu chØnh réng . Trong m« h×nh ta sö dông ®éng c¬ kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu cã c«ng suÊt 30ww vµ sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ . Ch­¬ng v Giíi thiÖu mét sè thiÕt bÞ ®iÖn dïng trong M« h×nh cña ®ãng më tù ®éng 5.1. R¬le R¬le lo¹i khÝ cô ®iÖn tù ®éng mµ ®Æc tÝnh “vµo ra” cã tÝnh chÊt sau: TÝn hiÖu ®Çu ra thay ®æi nh¶y cÊp (®ét ngét) khi tÝn hiÖu ®Çu vµo ®¹t nh÷ng gi¸ trÞ x¸c ®Þnh. R¬le ®­îc sö dông rÊt réng r·i trong c¸c lÜnh vùc tù ®éng ®iÒu khiÓn, truyÒn ®éng ®iÖn, b¶o vÖ m¹ng l­íi ®iÖn, th«ng tin liªn l¹c R¬le ®­îc coi lµ phÇn tö c¬ b¶n ®Ó t¹o nªn c¸c thiÕt bÞ ho¹t ®éng trªn c¬ së kü thuËt sè nh­: M¸y tÝnh, PLC, tù ®éng ®iÒu khiÓn th«ng minh, c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ®iÒu khiÓn ®iÖn trong gia ®×nh . §¹i l­îng cÇn ®Ó cho R¬le ho¹t ®éng ®­îc gäi lµ ®¹i l­îng t¸c dông. C¸c ®¹i l­îng t¸c dông ®­îc ®Æt vµo c¸c ®Çu vµo kh¸c nhau cña R¬le, chóng cã thÓ lµ mét hoÆc hai ®¹i l­îng kh¸c nhau. R¬le cã ®¹i l­îng t¸c dông lµ ®¹i l­îng ®iÖn (dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, c«ng suÊt ), ®­îc gäi lµ R¬le ®iÖn. R¬le trung gian ®­îc dïng rÊt nhiÒu trong c¸c hÖ thèng b¶o vÖ ®iÖn, trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. Do cã sè l­îng tiÕp ®iÓm lín 4-6 tiÕp ®iÓm, võa th­êng ®ãng võa th­êng më. R¬le trung gian ®­îc sö dông khi kh¶ n¨ng ®ãng ng¾t cña tiÕp ®iÓm cña R¬le chÝnh kh«ng ®ñ, hoÆc chia tÝn hiÖu tõ R¬le chÝnh ®Õn nhiÒu bé phËn kh¸c nhau cña s¬ ®å m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn. Trong c¸c b¶ng m¹ch ®iÒu khiÓn dïng linh kiÖn ®iÖn tö , R¬le trung gian th­êng ®­îc dïng lµm phÇn tö ®Çu ra ®Ó truyÒn tÝn hiÖu cho c¸c bé phËn m¹ch phÝa sau, ®ång thêi c¸c ly ®iÖn ¸p kh¸c nhau gi÷a phÇn ®iÒu khiÓn th­êng lµ ®iÖn ¸p thÊp 1 chiÒu( 5V, 10V, 12V, 24V) víi phÇn chÊp hµnh th­êng lµ ®iÖn ¸p lín xoay chiÒu (220V, 380V). Hinh 5.1.R¬le trung gian kiÓu ch©n c¾m. Gåm 4 tiÕp ®iÓm 2 th­êng ®ãng 2 th­êng më Cã ®Ìn b¸o Nh÷ng yªu cÇu khi chän R¬le trung gian: C«ng suÊt tiªu thô nhá. KÕt cÊu sö dông ®¬n gi¶n. C«ng suÊt ng¾t cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm lµ ®ñ lín. §é bÒn c¬, ®é bÒn ®iÖn cña cÆp tiÕp ®iÓm. Sè l­îng cÆp tiÕp ®iÓm phï hîp víi nh­u cÇu sö dông. 5.2.Encoder 5.2.1. Kh¸i niÖm NhiÖm vô cña Encoder lµ ®o l­êng dÞch chuyÓn th¼ng hoÆc gãc ®ång thêi chuyÓn ®æi gãc hoÆc vÞ trÝ th¼ng thµnh tÝn hiÖu nhÞ ph©n vµ nhê tÝn hiÖu nµy cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ trôc hoÆc cña mét c¬ cÊu chuyÓn ®éng bÊt k×. TÝn hiÖu ra cña Encoder cho d­íi d¹ng sè. Encoder ®­îc sö dông chñ yÕu trong c¸c m¸y CNC vµ robot dïng lµm phÇn tö chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ph¶n håi. H×nh 5.2. Encoder kiÓu quay Tïy thuéc vµo chuyÓn ®éng cña Encoder mµ ta cã hai kiÓu Encoder th¼ng vµ Encoder quay. Nguyªn lý ho¹t ®éng hoµn toµn gièng nhau nh­ng Encoder th¼ng cã ®iÓm kh¸c c¬ b¶n víi Encoder kiÓu quay lµ chiÒu dµi cña Encoder th¼ng ph¶i b»ng tæng chuyÓn ®éng t­¬ng øng cã nghÜa lµ chiÒu dµi cÇn ®o ph¶i b»ng chiÒu dµi th­íc. Encoder quay chØ lµ mét ®Üa nhá vµ kÝch th­íc cña cña Encoder kh«ng phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch ®o, do ®ã kÝch th­íc cña nã nhá gän h¬n so víi lo¹i th¼ng. Encoder quay cã thÓ dïng ®Ó ®o c¶ hai th«ng sè dÞch chuyÓn vµ tèc ®é. Trong m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè, chuyÓn ®éng cña bµn m¸y ®­îc dÉn ®éng tõ mét ®éng c¬(®éng c¬ b­íc, ®éng c¬ xoay chiÒu hoÆc ®éng c¬ mét chiÒu) qua vÝt me, ®ai èc bi tíi bµn m¸y. Cã thÓ x¸c ®Þnh nhê Encoder l¾p trong côm truyÒn dÉn. 5.2.2. C¸c lo¹i Encoder Encoder ®­îc chia lµm hai lo¹i 5.2.2.1. Encoder tuyÖt ®èi Encoder tuyÖt ®èi kÕt cÊu gåm c¸c phÇn sau: nguån s¸ng, ®Üa m· hãa vµ c¸c phodetetor. §Üa m· hãa ®­îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu trong suèt. MÆt ®Üa ®­îc chia thµnh c¸c gãc ®Òu nhau vµ c¸c ®­êng trßn ®ång t©m vµ b¸n kÝnh giíi h¹n c¸c gãc h×nh thµnh c¸c ph©n tè diÖn tÝch. TËp hîp c¸c ph©n tè diÖn tÝch cïng giíi h¹n bëi hai vßng trßn ®ång t©m gäi lµ gi¶i b¨ng. Sè gi¶ b¨ng trªn ®Üa tïy thuéc vµo kh¶ n¨ng c«ng nghÖ. C«ng nghÖ ngµy nay cho phÐp chia ®Üa m· hãa lín nhÊt lµ d¶i. Trªn c¸c d¶i b¨ng, c¸c diÖn tÝch ph©n tè cã ph©n tè ®Ó trong suèt(¸nh s¸ng cã thÓ xuyªn qua ®­îc) vµ còng cã ph©n tè ®­îc phñ mét líp mµ ¸nh s¸ng kh«ng thÓ xuyªn qua ®­îc. Sù trong suèt vµ kh«ng trong suèt ®Æc tr­ng tÝnh cña c¸c ph©n tè H×nh 5.3. §Üa quang Nguyªn lý ho¹t ®éng cña Encoder tuyÖt ®èi: §Üa m· hãa ®­îc l¾p trªn trôc, ®èi diÖn qua ®Üa m· hãa phÝa bªn tr¸i ta bè trÝ nguån s¸ng( ®Ìn LED), phÝa bªn kia cña ®Üa bè trÝ c¸c photosensor, khuÕch ®¹i vµ c¸c trigger Smiths. T­¬ng øng víi mçi d¶i b¨ng ta l¾p nguån s¸ng. Nguån s¸ng vµ c¸c photosensor ®­îc l¾p cè ®Þnh. Khi ¸nh s¸ng tõ nguån s¸ng chiÕu tíi ®Üa m· hãa, nÕu ®èi diÖn víi tia s¸ng lµ diÖn tÝch ph©n tè trong suèt, ¸nh s¸ng xuyªn qua ®Üa tíi photosensor lµm xuÊt hiÖn dßng ch¹y qua photosensor. bÞ phñ líp ch¾n s¸ng, ¸nh s¸ng kh«ng tíi ®­îc photosensor vµ trong photosensor kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua. Dßng ra cña photosensor nhá, v× vËy ta ®­a ra bé khuÕch ®¹i, khuÕch ®¹i ®ñ lín ®Ó ®­a ®Õn tÇng tiÕp theo. Do qu¸ tr×nh quay ®Üa m· hãa, c­êng ®é ¸nh s¸ng t¨ng tõ nhá ®Õn cùc ®¹i( tia s¸ng xuyªn qua hoµn toµn) vµ tiÕp theo gi¶m dÇn ®Õn khi tia s¸ng bÞ chÆn bëi dßng trong photosensor b»ng kh«ng. V× vËy ®Ó cã xung ra lµ xung vu«ng ta cho tÝn hiÖu qua m¹ch söa d¹ng xung trigger Smiths. Gäi sè gãc trªn ®Üa lµ S vµ sè d¶i lµ a, quan hÖ gi÷a sè gãc vµ sè gi¶i biÓu diÔn theo c«ng thøc lµ S = 2a Trong ®ã a lµ sè d­¬ng tuyÖt ®èi 5.2.2.2. Encoder gia sè Encoder ®­îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp. Encorder gia sè cã hai kiÓu kiÓu th¼ng vµ kiÓu quay. Encoder quay gåm cã nguån s¸ng( trong kÕt cÊu nµy nguån s¸ng lµ bãng ®Ìn), thÊu kÝnh, ®Üa th­íc cè ®Þnh ®Üa, ®Üa ph¸t xung, photosensor vµ m¹ch ®iÖn. §Üa ph¸t xung ®­îc lµm b»ng vËt liÖu trong suèt, trªn cã mé hoÆc hai d¶i b¨ng( d¶i b¨ng lµ tËp hîp c¸c v¹ch s¸ng tèi cã chiÒu dÇy gièng nhau). Mét trong hai d¶i b¨ng trªn ®Üa lµm nhiÖm vô ph¸t xung, d¶i b¨ng cßn l¹i ®Ó x¸c ®Þnh gãc kh«ng quy chiÕu. §Üa ph¸t xung ®­îc l¾p trªn trôc vµ chuyÓn ®éng quay cïng trôc. §Üa th­íc( th­íc cè ®Þnh) cã xÎ bèn r·nh trªn cïng mét hµng, r·nh xÎ thø n¨m bè trÝ trªn hµng riªng vµ th­íc ®­îc cã ®Þnh trªn vá cïng phÝa víi photosensor H×nh 5.4. Encoder gia sè kiÓu quay T­¬ng øng víi n¨m r·nh cè ®Þnh l¾p n¨m photosensor, photosensor còng ®­îc l¾p cè ®Þnh víi Encoder. ThÊu kÝnh lµm nhiÖm vô biÕn ®æi ®­êng ®i cña c¸c tia s¸ng thµnh c¸c tia s¸ng song song. Encoder gia sè kiÓu th¼ng: Encoder gia sè kiÓu th¼ng còng cã nh÷ng thµnh phÇn c¬ b¶n nh­ Encoder gia sè kiÓu quay nh­ng chØ kh¸c th­íc ®éng lµ th­íc th¼ng. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña nã hoµn toµn gièng Encoder gia sè kiÓu quay. H×nh 5.5. Encoder kiÓu th¼ng. So s¸nh Encoder gia sè vµ Encoder tuyÖt ®èi: Encoder gia sè cã ­u ®iÓm sau: §¬ng gi¶n vµ rÎ tiÒn Kh«ng cÇn m¹ch gi¶i m· vµ kh«ng cÇn bé ®Õm Gi¶i ®o chØ giíi h¹n ®Æc tÝnh cña bé ®Õm Tèc ®é cã thÓ chän ë bÊt k× ®iÓm nµo Nh­îc ®iÓm : Kh«ng ®o ®­îc vÞ trÝ tuyÖt ®èi do sù thay ®æi gia sè RÊt nh¹y c¶m víi c¸c tÝn hiÖu bªn ngoµi Ng¾t nguån ®iÖn sÏ lµm mÊt gèc ), muèn ®o ®­îc ph¶i x¸c ®Þnh l¹i Encoder xung: H×nh 5.6.: Encoder xung Nguyªn lý lµm viÖc cña Encoder xung Sö dông Encoder xung lµm c¶m biÕn vÞ trÝ: S¬ ®å øng dông Encoder xung giao tiÕp víi ®iÒu khiÓn: ¦u ®iÓm: §Çu ra d¹ng xung nªn trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng cÇn cã bé chuyÓn ®æi ADC DÔ sö dông. Nh­îc ®iÓm: Gi¸ thµnh cao Ph¶i cã thªm m¹ch gi¶i m· vµ ®Õm 5.3. C¶m biÕn hång ngo¹i 5.3.1 Diode ph¸t hång ngo¹i H×nh 5.7. CÊu t¹o vµ kÝch thø¬c cña Diode ph¸t hång ngo¹i - Diode ph¸t hång ngo¹i ®­îc sö dông lµ lo¹i Diode cã 940nm. Gãc ph¸t giíi h¹n trung b×nh lµ . - C«ng suÊt tiªu t¸n lµ 200mW. §iÖn ¸p lµm viÖc lµ 5V, dßng lµm viÖc cho phÐp lµ 100mA. C«ng suÊt ph¸t tiªu hao trªn nhiÖt ®é lµ 2.67mW/ ë 25 . 5.3.2. Sensor thu hång ngo¹i Sensor thu sö dông lµ lo¹i sensor PNA4602M ho¹t ®éng ë tÇn sè sãng mang 38Khz. H×nh d¹ng cña sensor nh­ h×nh vÏ. H×nh 5.8. CÊu t¹o vµ kÝch th­íc cña sensor thu hång ngo¹i Nguyªn lý ho¹t ®éng cña sensor: Khi kh«ng cã hång ngo¹i ®iÖn ¸p ra Vo =Vcc = +5V Khi cã hång ngo¹i ®iÖn ¸p ra Vo=Vcc-0.7V 5.3.3.C¶m biÕn hång ngo¹i Hång ngo¹i cã b¶n chÊt lµ sãng ®iÖn tõ n»m ngoµi vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy, cã b­íc sãng lín h¬n b­íc s¸ng cña tia ®á (> 760 m). Sãng hång ngo¹i ®­îc t¹o ra dÔ dµng b»ng c¸ch t¹o dao ®éng cho diode ph¸t hång ngo¹i chuyªn dông. Do ®ã hång ngo¹i ®­îc øng dông trong nhiÒu lÜnh vùc. Tia hång ngo¹i víi b¶n chÊt sãng ®iÖn tõ nªn cã thÓ ph¶n x¹ khi gÆp bÒ mÆt vËt thÓ. Ta cã thÓ øng dông ®Æc ®iÓm nµy ®Ó ph¸t hiÖn vËt thÓ. Trong m¹ch ph¸t hiÖn vËt thÓ ho¹t ®éng trªn nguyªn lý thu ph¸t hång ngo¹i ta bè trÝ c¸c diode ph¸t vµ sensor thu hång ngo¹i thµnh tõng cÆp theo nhiÒu c¸ch . Chóng cã thÓ ®­îc bè trÝ c¹nh nhau . Trong c¸ch bè trÝ nµy tia hång ngo¹i tõ diode ph¸t khi gÆp bÒ mÆt vËt c¶n sÏ ph¶n x¹ ng­îc trë l¹i. Do sensor thu ®­îc ®Æt c¹nh diode ph¸t nªn sÏ thu ®­îc tÝn hiÖu ph¶n x¹ nµy. HoÆc chóng cã thÓ ®­îc bè trÝ ®èi diÖn .ë c¸ch bè trÝ nµy, khi kh«ng cã vËt ch¾n tia hång ngo¹i tõ diode ph¸t lu«n tíi ®­îc sensor thu, khi cã vËt ch¾n tia hång ngo¹i sÏ kh«ng ®i th¼ng mµ ph¶n x¹ trë l¹i do ®ã kh«ng tíi ®­îc sensor thu. Ngoµi ra hång ngo¹i cßn ®­îc sö dông ®Ó truyÒn tin kh«ng d©y do cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt h¬n ¸nh s¸ng th«ng th­êng do ®ã cã thÓ mang th«ng tin m· hãa. ThiÕt bÞ thu ph¸t hång ngo¹i l¹i kh¸ ®¬n gi¶n, gän nhÑ, gi¸ thµnh rÎ. Víi nh÷ng ­u ®iÓm trªn hång ngo¹i ®­îc lùa chän nh­ mét gi¶i ph¸p tèi ­u trong viÖc thiÕt kÕ m¹ch ph¸t hiÖn vËt thÓ cho cöa tù ®éng. 5.4. M¸y biÕn ¸p 5.4.1. Yªu cÇu cña m¸y biÕn ¸p Do sö dông nhiÒu møc ®iÖn ¸p ®Ó cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ ho¹t ®éng nªn ta cÇn cã m¸y biÕn ¸p .Cô thÓ cã c¸c møc ®iÖn ¸p sau khi quy ®æi nh­ sau: + §éng c¬ cÇn ba cÊp ®iÖn ¸p ®Ó thay ®æi tèc ®é lµ : - 4 V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc) =3.5 V xoay chiÒu. -6 V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc) =5 V xoay chiÒu . - 9 V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc) =7.5 V xoay chiÒu +Vi sö lý dïng cuén: 5V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc +æn ¸p tuyÕn tÝnh) =5.5 V xoay chiÒu +§Çu vµo Encorder 5V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc + æn ¸p tuyÕn tÝnh) =5.5 V xoay chiÒu +PLC: 12V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc) =9.5 V xoay chiÒu 24V 1chiÒu (qua chØnh l­u + tô läc) =19 V xoay chiÒu + §Ìn : 20V xoay chiÒu -- Tõ yªu cÇu cña viÖc thiÕt kÕ ta chän m¸y biÕn ¸p cã c¸c th«ng sè sau: + ®iÖn ¸p cuén s¬ cÊp:220V +C¸c cuén thø cÊp cã c¸c møc ®iÖn ¸p sau:3.5V, 5V, 5.5V, 7.5V , 9.5V, 19V , 20V 220V 3.5 V 5.0 V 7.5 V 19 V V 9.5 V 20 V 5.5 V 5.5 V H×nh 5.7 .S¬ ®å nguyªn lý m¸y biÕn ¸p 5.4.2.TÝnh chän m¸y biÕn ¸p - Chän lâi biÕn ¸p h×nh ch÷ E: H×nh 5.8. Lâi biÕn ¸p a = 4cm, b = 5.5cm, l= 2.3cm, h= 5.8cm HÖ sè quÊn d©y s= a.b = 4 x 5.5 = N0 = = 2,27 -> lÊy = 2.3(vßng/vol) -Sè vßng d©y Cuén s¬ cÊp W1 = N0.U1max = 2.3 x 220 = 5.06(vßng) Cuén thø cÊp W2 = N0.U2max (vßng) 3.5V -> 8 vßng 5V -> 11 vßng 5.5V -> 13 vßng 7.5V -> 17 vßng 19V -> 44 vßng 9.5 V -> 22 vßng 20 V -> 46 vßng Ch­¬ng vi øng dông plc ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa tù ®éng 6.1. thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC 6.1.1.Kh¸i niÖm chung: PCL viÕt t¾t cña Programble Logic Control, lµ thiÕt bÞ lËp tr×nh ®­îc, cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c phÐp to¸n ®iÒu khiÓn th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh. Nã ddwocj thiÕt kÕ chuyªn dông trong c«ng nghiÖp ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p vµ tuú thuéc vµo ng­êi sö dông mµ nã cã thÓ thùc hiÖn hµng lo¹t c¸c ch­¬ng tr×nh. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh PLC hiÖn nay cã øng dông rÊt réng r·i nã cã thÓ thay thÕ ®ù¬c c¶ mét m¶ng r¬le, h¬n thÕ n÷a PLC gièng nh­ mét m¸y tÝnh nªn cã thÓ lËp tr×nh ®­îc. Ch­¬ng tr×nh cña PLC cã thÓ thay ®æi rÊt dÔ dµng, c¸c ch­¬ng tr×nh con còng cã thÓ söa ®æi nhanh chãng. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh PLC ®¸p øng ®­îc hÇu hÕt c¸c yªu cÇu vµ nh­ lµ yÕu tè chÝnh trong viÖc n©ng cao h¬n n÷a hiÖu qu¶ s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖp. Tr­íc ®©y th× viÖc tù ®éng ho¸ chØ ®­îc ¸p dông trong s¶n xuÊt hµng lo¹t n¨ng xuÊt cao. HiÖn nay cÇn thiÕt ph¶i tù ®éng ho¸ c¶ trong s¶n xuÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt vµ chÊt l­îng. 6.1.2. Vai trß cña PLC Tõ nh÷ng ®Æc ®iÓm cña PLC ta thÊy vai trß cña nã rÊt quan träng trong ngµnh tù ®éng ho¸ nãi riªng vµ ngµnh c«ng nghiÖp nãi chung. Trong mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, PLC ®­îc xem nh­ lµ mét bé n·o cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn víi mét ch­¬ng tr×nh øng dông ®· ®­îc l­u ë bªn trong bé nhí cña PLC, PLC lu«n kiÓm tra tr¹ng th¸i cña hÖ thèng bao gåm: KiÓm tra tÝn hiÖu ph¶n håi tõ thiÕt bÞ nhËp ®ùa vµo ch­¬ng tr×nh logic ®Ó xö lý tÝn hiÖu vµ mang thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ra c¸c thiÕt bÞ xuÊt. PCL cã ®Çy ®ñ c¸c chøc n¨ng nh­: Bé ®Õm, bé ®Þnh thêi, c¸c thanh ghi, bé céng, bé trõ, bé so s¸nh...vµ c¸c tËp lÖnh cho phÐp thùc hiÖn c¸c tÝn hiÖu theo yªu cÇu ®iÒu khiÓn tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p kh¸c nhau. Ho¹t ®éng cña PLC hoµn toµn phô thuéc vµo ch­¬ng tr×nh n»m trong bé nhí, nã lu«n c©p nhËt tÝn hiÖu ngâ vµo xö lý tÝn hiÖu ®Ó ®iÒu khiÓn ngâ ra. H×nh thøc giao diÖn c¬ b¶n gi÷a PLC vµ c¸c thiÕt bÞ nhËp lµ: nót Ên, cÇu dao...Ngoµi ra PLC cßn nhËn ®­îc tÝn hiÖu tõ c¸c thiÕt bÞ nhËn d¹ng tù ®éng nh­: C«ng t¾c tr¹ng th¸i, c¶m biÕn quang ®iÖn ... C¸c lo¹i tÝn hiÖu nhËp ®Õn PLC ph¶i lµ tr¹ng th¸i Logic ON/OFF hoÆc tÝn hiÖu Analog. Nh÷ng tÝn hiÖu ngâ vµo nµy ®­îc giao tiÕp víi PCL qua c¸c Modul nhËp. Trong mét hÖ thèng tù ®éng hãa , thiÕt bÞ xuÊt còng lµ mét yÕu tè rÊt quan träng. NÕu ngâ ra cña PLC kh«ng ®­îc kÕt nèi víi thiÕt bÞ xuÊt th× hÇu nh­ hÖ thèng sÏ bÞ tª liÖt hoµn toµn. C¸c thiÕt bÞ xuÊt th«ng th­êng lµ: §éng c¬, cuén d©y nam ch©m , relay, cßi b¸o...Th«ng qua ho¹t ®éng cña motor, c¸c cuén d©y, PLC cã thÓ ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p. Tuy nhiªn c¸c thiÕt bÞ xuÊt kh¸c nh­ lµ: §Ìn, cßi vµ c¸c b¸o ®éng sù cè chØ cho biÕt c¸c môc ®Ých nh­: B¸o cho chóng ta biÕt giao diÖn tÝn hiÖu ngâ vµo , c¸c thiÕt bÞ ngâ ra ®ùoc giao tiÕp víi PLC qua miÒn réng cña Modul ngâ ra PLC. Ngµy nay PLC ®­îc ®­a vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn mét c¸ch réng r·i vµ trë nªn th«ng dông ®Ó ®¸p øng nhu cÇu ngµy cµng ®a d¹ng . C¸c nhµ s¶n xuÊt ®­a ra thÞ tr­êng hµng lo¹t c¸c lo¹i PLC kh¸c nhau víi nhiÒu møc ®é thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh ®ñ ®Ó ®¸p øng nhu cÇu cña ng­êi sö dông. V× vËy ®Ó ®¸nh gi¸ mét PLC ng­êi ta ®­a vµo hai tiªu chuÈn nh­ sau: - Dung l­îng bé nhí - Sè tiÕp ®iÓm vµo/ra cña PLC Bªn c¹nh ®ã còng cÇn chó ý ®Õn c¸c chøc n¨ng nh­: Bé vi xö lý, chu k× xung clock, ng«n ng÷ lËp tr×nh, kh¶ n¨ng më réng sè ngâ vµo/ra 6.1.3. CÊu tróc c¬ b¶n 6.1.3.1. CPU ChÕ t¹o trªn c«ng nghÖ vi xö lý, nã cã c¸c bé nh­: Bé thuËt to¸n vµ logic (ALU) chÞu tr¸ch nhiÖn xö lý d÷ liÖu thùc hiÖn c¸c phÐp tãan sè häc( céng trõ) vµ c¸c phÐp to¸n logic: AND, OR, NOT... Bé nhí(c¸c thanh ghi). Bªn trong bé vi xö lý ®­îc sö dông ®Ó l­u tr÷ th«ng tin liªn quan ®Õn sù thùc thi ch­¬ng tr×nh. 6.1.3.2 Memory Trong hÖ thèng PLC cã nhiÒu lo¹i bé nhí: - Bé nhí ®Þa chØ(ROM) cung cÊp dung l­îng l­u tr÷ cho hÖ ®iÒu hµnh vµ d÷ liÖu cè ®Þnh ®­îc CPU sö dông. - Bé nhí truy cËp ngÉu nhiªn(RAM) dµnh cho d÷ liÖu. §©y lµ n¬i l­u tr÷ th«ng tin theo tr¹ng th¸i cña c¸c thiÕt bÞ nhËp xuÊt. §Æc ®iÓm néi dung cã thÓ ®äc, ghi , xãa, khi mÊt ®iÖn th«ng tin sÏ bÞ mÊt. - Bé nhí nöa cè ®Þnh: + EFROM ®­îc dïng phæ biÕn do cã thÓ xãa ®ùoc vµ lËp tr×nh l¹i nhiÒu lÇn. ViÖc xãa vµ lËp tr×nh l¹i cho EFROM ph¶i ®­îc thùc hiÖn trªn c¸c thiÕt bÞ riªng, mçi lÇn lËp tr×nh l¹i ph¶i xãa toµn bé c¸c « nhí cña EFROM. + EEFROM lµ lo¹i cã thÓ xãa vµ ghi b»ng tÝn hiÖu ®iÖn víi c¸c møc ®iÖn ¸p th«ng th­êng, ngßai ra EEFROM cßn cã thÓ xãa tõng « nhí x¸c ®Þnh mµ kh«ng cÇn nhÊc ra khái m¹ch øng dông 6.1.3.3. Input - Sè l­îng - Xoay chiÒu, mét chiÒu - Sè - T­¬ng tù 6.1.3.4. Out put - Sè l­îng - TiÕp ®iÓm - Sè - T­¬ng tù 6.1.3.5. GhÐp nèi - Console - M¸y tÝnh - PhÇn mÒm 6.1.3.6. Bus: - Bus ®Þa chØ - Bus d÷ liÖu - Bus hÖ thèng - Bus ®iÒu khiÓn 6.2. Sù ­u viÖt cña kü thuËt PLC - Thêi gian l¾p ®Æt c«ng tr×nh ng¾n h¬n . - DÔ dµng thay ®æi mµ kh«ng g©y tæn thÊt tµi chÝnh . - Cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc chÝnh x¸c gi¸ thµnh . - CÇn Ýt thêi gian huÊn luyÖn . - DÔ dµng thay ®æi thiÕt kÕ nhê phÇn mÒm . - øng dông ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi réng . - DÔ b¶o tr× . C¸c chØ thÞ vµo ra gióp sö lý sù cè dÔ dµng vµ nhanh h¬n . - §é tin cËy cao . - ChuÈn hãa ®­îc phÇn cøng ®iÒu khiÓn . - ThÝch øng trong m«i tr­êng kh¾c nghiÖt : NhiÖt ®é , ®é Èm , ®iÖn ¸p dao ®éng , tiÕng ån ... 6.3. Giíi thiÖu vÒ PLC SIMATIC S7- 200 6.3.1CÊu h×nh : H×nh:6.1. PLC dïng trong m« h×nh cö tù ®éng Simatic S7-200 lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn l« gÝc kh¶ tr×nh lo¹i nhá cña h·ng Siemens, cã cÊu tróc theo kiÓu m« ®ul vµ cã c¸c m«®ul më réng. C¸c m«®ul nµy sö dông cho nhiÒu lo¹i øng dông lËp tr×nh kh¸c nhau. Thµnh phÇn c¬ b¶n cña S7-200 lµ khèi vi sö lý cña CPU 222. VÒ h×nh thøc bªn ngoµi nhËn biÕt ®­îc nhê sè ®Çu vµo / ra vµ nguån cung cÊp CPU 222 cã 10 ®Çu vµo vµ 8 ®Çu ra Tæng sè ®Çu vµo / ra cùc ®¹i lµ 64 cæng vµo vµ 64 cængra Cã 256 timer chia lµm 3 lo¹i theo ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 8 timer 1ms , 32 timer 10ms , 208 timer 100ms . Tæng cã 256 bé ®Õm chia lµm 2 lo¹i : ChØ ®Õm tiÕn vµ võa ®Õm tiÕn võa ®Õm lïi C¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lÝ ng¾t bao gåm : Ng¾t truyÒn th«ng , ng¾t theo s­ên lªn hoÆc s­ên xuèng , ng¾t theo thêi gian , ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao vµ ng¾t truyÒn xung Toµn bé vïng nhí kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian lµ 190 h khi PLC mÊt nguån nu«i. Cã 368 bÝt nhí ®Æc biÖt dïng ®Ó th«ng b¸o tr¹ng th¸i vµ ®Æt chÕ ®é lµm viÖc. D¶i tÝn hiÖu vµo tõ 15 ®Õn 30V ®iÖn ¸p mét chiÒu 4mA Cã c¸ch ly quang 500VAC 1 phót. 6.3.2. M« t¶ c¸c ®Ìn b¸o trªn S7 -200 SF ( ®Ìn ®á): b¸o hiÖu hÖ thèng bÞ háng. RUN ( ®Ìn xanh): chØ thÞ PLC ®ang ë chÕ ®é lµm viÖc vµ thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh ®­îc n¹p trong m¸y. STOP ( ®Ìn vµng): §Ìn nµy chØ thÞ PLC ®ang ë chÕ ®é dõng. Dõng ch­¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn l¹i. Ixx ( §Ìn xang ): §Ìn xanh ë cæng vµo chØ thÞ ë tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng. §Ìn b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng Qyy: §Ìn nµy b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng 6.3.3.Më réng cæng vµo ra ThÕ hÖ Simantic S7-200 rÊt linh ho¹t vµ hiÖu qu¶ sö dông cao do nh÷ng ®Æc sau: + Cè nhiÒu lo¹i CPU kh¸c nhau trong hÖ S7-200 nh»m ®¸p øng nhu cÇu kh¸c nhau cña tõng øng dông. + Cã nhiÒu Modul më réng kh¸c nhau nhw Modul ngâ vµo/ ra t­¬ng tù, Modul ngâ vµo/ ra sè. +Modul truyÒn th«ng ®Ó kÕt nèi PLC trong hÖ S7-200 vµo m¹ng Profibus-DP nh­ lµ mét Slave. + Modul truyÒn th«ng ®Ó kÕt nèi PLC trong hÖ S7-200 vµo m¹ng AS –I nh­ lµ mét MASTER. +PhÇn mÒm STEP7 Mico/ win sofwarl 6.3.4. Thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh PLC thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh theo chu tr×nh lÆp . Mçi vßng lÆp ®­îc gäi lµ vßng quÐt . Mçi vßng quÐt ®­îc b¾t ®µu b»ng giai ®o¹n ®äc d÷ liÖu tõ c¸c cæng vµo vïng bé ®Õm ¶o , tiÕp theo lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh . Trong tõng vßng quÐt , ch­¬ng tr×nh ®­äcc thùc hiÖn b»ng lÑnh ®Çu tiªn vµ kÕt thóc b»ng lÑnh kÕt thóc . Sau giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh lµ giai ®o¹n truyÒn th«ng néi bé vµ kiÓm tra lçi. Vßng quÐt ®­îc kÕt thóc b»ng giai ®o¹n chuyÓn c¸c néi dung cña bé ®Õm ¶o tíi cæng ra. 6.3.5. CÊu tróc ch­¬ng tr×nh cña S7-200: Cè thÓ lËp tr×nh cho PLC S7-200 b»ng c¸ch sö dông mét trong c¸c phÇn mÒm sau: -STEP7-Micro/DOS. - STEP7-Micro/ WIN. C¸c ch­¬ng tr×nh cho S7-200 ph¶i cã cÊu tróc ch­¬ng tr×nh chÝnh vµ sau ®ã ®Õn c¸c ch­¬ng tr×nh con vµ ch­¬ng tr×nh xö lý ng¸t ®­îc chØ ra sau ®©y: - Ch­¬ng tr×nh chÝnh ®­îc kÕt thóc b»nglÖnh kÕt thóc ch­¬ng tr×nh (MEND). - Chug tr×nh con lµ mét bé phËn cña ch­¬ng tr×nh , c¸c ch­¬ng tr×nh con ph¶i ®­îc viÕt sau lÖnh kÕt thóc ch­¬ng tr×nh chÝnh ®ã lµ lÖnh MEND - C¸c ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t lµ mét bé phËncña ch­¬ng tr×nh .Nõu cÇn sö dông ch­¬ng tr×nh , cÇn xö lý ng¾t ph¶i viÕt sau lÖnh kÕt thóc ch­¬ng tr×nh chÝnh MEND -C¸c ch­¬ng tr×nh con ®­îc nhãm l¹i thµnh mét nhãm ngay sau ch­¬ng tr×nh chÝnh. Sau ®ã ®Õnngay c¸c ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t . B»ng c¸ch viÕt nh­ vËy cÊu tróc ch­¬ng tr×nh ®­îc râ rµngvµ thuËn tiÖn h¬n trong viÖc ®äc ch­¬ng tr×nh sau nµy. Cã thÓ tù do trén lÉn c¸c ch­¬ng tr×nh con vµ ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t ®»ng sau ch­¬ng tr×nh chÝnh. 6.3.6. Ng«n ng÷ lËp tr×nh 6.3.6.1. Ph­¬ng ph¸p lËp tr×nh S7-200 biÓu diÔn mét m¹ch logic cïng b»ng mét d·y c¸c lÖnh lËp tr×nh. Chug tr×nh bao gåm mét d·y c¸c lÖnh . S7-200 thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh b¾t ®Çu tõ lÖnh lËp tr×nh ®Çu tiªn vµ kÕt thóc ë lÖnh cuèi cïng trong mét vßng. C¸ch lËp tr×nh cho S7 -200 nãi riªng vµ cho c¸c PLC cña siemens nãi chung dùa trªn hai ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n sau: - Ph­¬ng ph¸p h×nh thang( Ladder Logic ) viÕt t¾t lµ LAD - Ph­¬ng ph¸p liÖt kª lÖnh (Statemnt List ) viÕt t¾t lµ STL NÕu ch­¬ng tr×nh ®­îc viÕt theo kiÓu LAD , thiÕt bÞ lËp tr×nh sÏ tù t¹o ra mét ch­¬ng tr×nh theo kiÓu STL t­¬ng øng.Nh­ng ng­îc l¹i kh«ng ph¶i mét ch­¬ng tr×nh nµo ®­îc viÕt theo kiÓu STL còng cã thÓ chuyÓn ®­îc sang LAD + §Þnh nghÜa vÒ LAD LAD lµ mét ng«n ng÷ lËp b»ng ®å ho¹. Nh÷ng thµnh phÇn c¬ b¶n dïng trong LAD t­¬ng øng víi c¸c thµnh phÇn cña b¶ng ®iÒu khiÓn b»ng r¬le. Trong ch­¬ng tr×nh LAD c¸c phÇn tö c¬ b¶n dïng ®Ó biÓu diÔn lÖnh logic nh­ sau: - TiÕp ®iÓm: Lµ biÓu t­îngm« t¶ c¸c tiÕp ®iÓm cña r¬le , c¸c tiÕp ®iÓm ®ã thÓ lµ th­êng më hoÆc th­êng ®ãng - Cuén d©y: lµ biÓu t­îng m« t¶ c¸c r¬le ®­îc m¾ctheo chiÒu dßng ®iÖn cung cÊp cho r¬le. - Hép : lµ biÓu t­îng m« t¶ c¸c hµm kh¸c nhau , nã lµm viÖc khi cã dßng ®iÖn ch¹y ®Õn hép .Nh÷ng d¹ng hµm th­êng ®­îc biÓu diÔn b»ng hép lµ c¸c bé thêi gian ( timer), bé ®Õm (Counter) vµ c¸c hµm to¸n häc. Cuén d©y vµ c¸c hép ph¶i ®­îc m¾c ®óng chiÒu dßng ®iÖn. - M¹ng LAD : Lµ ®­êng nèi c¸c phÇn tö thµnh mét m¹ch hoµn chØnh , ®i tõ ®­êng nguån bªn tr¸i sang ®­êng nguån bªn ph¶i . §­êng nguån bªn tr¸i lµ d©y nãng , ®­êng nguån bªn ph¶i lµ d©y trung hoµ hay lµ ®­êng trë vÒ nguån.Dßng ®iÖn ch¹y tõ bªn tr¸i qua c¸c tiÕp ®iÓm ®ãng ®Õn c¸c cuén d©y hoÆc c¸c hép trë vÒ bªn ph¶i nguån . 6.4. Ch­¬ng tr×nh ch¹y cña ®ãng më tù ®éng 6.4.1. L­u ®å ch­¬ng tr×nh 6.4.2. Gi¶n ®å thang 6.4.3. M¹ch ®¶o chiÒu vµ thay ®æi tèc ®é ®ãng më cöa H×nh 6.2.S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¶o chiÒu vµ thay ®æi Tèc ®é ®ãng më cöa tù ®éng