falleaf
24-05-2005, 11:07 PM
Giới thiệu về động cơ
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại động cơ khác nhau từ kích thước cho đến nguyên lý hoạt động. Có những loại động cơ to như một căn nhà, có những động cơ phải đo đạc ở kích thước micro mét, đa số các động cơ thông dụng biến đổi điện năng thành cơ năng thông qua lực từ trường, nhưng có những động cơ lại dùng nhiệt năng, sức gió, phản ứng hoá học, hoặc phản ứng ở kích thước nguyên tử. Tất nhiên điểm chung duy nhất của động cơ là biến đổi tất cả các dạng năng lượng khác thành cơ năng. Điều lý thú là cơ năng của chuyển động tròn là ít tốn không gian nhất, chính vì vậy, tất cả các động cơ đều xoay tròn.
Để thuận tiện cho việc thảo luận, chúng ta xác định những đề mục thảo luận sau cho mỗi loại động cơ:
- Nguyên lý hoạt động
Chúng ta sẽ phân tích về nguyên lý hoạt động của từng loại động cơ, chủ yếu là nguyên tắc biến đổi từ dạng năng lượng nào đó sang cơ năng bên trong động cơ. Phân tích về các phương trình biến đổi năng lượng. Các ứng dụng của một loại động cơ nào đó. Hoặc có thể phân tích để lựa chọn động cơ phù hợp cho một ứng dụng nào đó.
- Mạch điều khiển động cơ
Tất cả các động cơ tựu chung cũng cần phải có sự điều khiển, vì nếu không điều khiển được năng lượng tạo ra của động cơ, thì chúng ta không thể sử dụng được động cơ đó. Để điều khiển động cơ, chúng ta có hai phương pháp phổ biến, đó là dùng điều khiển số với các vi điều khiển, hoặc điều khiển tương tự với các IC tương tự. Vấn đề là các IC số hay IC tương tự cũng đều có chuẩn giao tiếp của nó. Các mạch điều khiển này là các mạch giao tiếp giữa các dây nối của động cơ đến với các IC điều khiển. Thông thường chúng ta hay gọi mạch này là mạch công suất vì chúng ta thường phải điều khiển các động cơ có dòng lớn hơn 20mA và điện áp lớn hơn 5V (các giao tiếp chuẩn của các IC số).
- Các cảm biến cho động cơ
Hai nguyên lý cảm biến cơ bản của động cơ là cảm biến số và cảm biến tương tự. Cảm biến tương tự là các tắc cô mét (tachometer) sử dụng nguyên lý cơ năng biến thành lực từ, lực từ biến thành dòng điện để đo tốc độ quay của động cơ. Cảm biến số chủ yếu là encoder. Encoder được phân làm hai loại là incremental encoder và absolute encoder. Chúng ta sẽ thảo luận về tất cả các phương thức ghi nhận tín hiệu này.
- Bộ điều khiển động cơ
Sự khó khăn trong điều khiển động cơ là hàm truyền động cơ không tuyến tính, tải động cơ có thể khác nhau hoặc thay đổi trong mỗi ứng dụng. Yêu cầu có một bộ điều khiển động cơ là rất cần thiết. Trong phần xây dựng bộ điều khiển này, chúng ta cũng sẽ phân tích các bài toán lý thuyết và các bài toán thực hành để thiết kế bộ điều khiển số và bộ điều khiển tương tự.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại động cơ khác nhau từ kích thước cho đến nguyên lý hoạt động. Có những loại động cơ to như một căn nhà, có những động cơ phải đo đạc ở kích thước micro mét, đa số các động cơ thông dụng biến đổi điện năng thành cơ năng thông qua lực từ trường, nhưng có những động cơ lại dùng nhiệt năng, sức gió, phản ứng hoá học, hoặc phản ứng ở kích thước nguyên tử. Tất nhiên điểm chung duy nhất của động cơ là biến đổi tất cả các dạng năng lượng khác thành cơ năng. Điều lý thú là cơ năng của chuyển động tròn là ít tốn không gian nhất, chính vì vậy, tất cả các động cơ đều xoay tròn.
Để thuận tiện cho việc thảo luận, chúng ta xác định những đề mục thảo luận sau cho mỗi loại động cơ:
- Nguyên lý hoạt động
Chúng ta sẽ phân tích về nguyên lý hoạt động của từng loại động cơ, chủ yếu là nguyên tắc biến đổi từ dạng năng lượng nào đó sang cơ năng bên trong động cơ. Phân tích về các phương trình biến đổi năng lượng. Các ứng dụng của một loại động cơ nào đó. Hoặc có thể phân tích để lựa chọn động cơ phù hợp cho một ứng dụng nào đó.
- Mạch điều khiển động cơ
Tất cả các động cơ tựu chung cũng cần phải có sự điều khiển, vì nếu không điều khiển được năng lượng tạo ra của động cơ, thì chúng ta không thể sử dụng được động cơ đó. Để điều khiển động cơ, chúng ta có hai phương pháp phổ biến, đó là dùng điều khiển số với các vi điều khiển, hoặc điều khiển tương tự với các IC tương tự. Vấn đề là các IC số hay IC tương tự cũng đều có chuẩn giao tiếp của nó. Các mạch điều khiển này là các mạch giao tiếp giữa các dây nối của động cơ đến với các IC điều khiển. Thông thường chúng ta hay gọi mạch này là mạch công suất vì chúng ta thường phải điều khiển các động cơ có dòng lớn hơn 20mA và điện áp lớn hơn 5V (các giao tiếp chuẩn của các IC số).
- Các cảm biến cho động cơ
Hai nguyên lý cảm biến cơ bản của động cơ là cảm biến số và cảm biến tương tự. Cảm biến tương tự là các tắc cô mét (tachometer) sử dụng nguyên lý cơ năng biến thành lực từ, lực từ biến thành dòng điện để đo tốc độ quay của động cơ. Cảm biến số chủ yếu là encoder. Encoder được phân làm hai loại là incremental encoder và absolute encoder. Chúng ta sẽ thảo luận về tất cả các phương thức ghi nhận tín hiệu này.
- Bộ điều khiển động cơ
Sự khó khăn trong điều khiển động cơ là hàm truyền động cơ không tuyến tính, tải động cơ có thể khác nhau hoặc thay đổi trong mỗi ứng dụng. Yêu cầu có một bộ điều khiển động cơ là rất cần thiết. Trong phần xây dựng bộ điều khiển này, chúng ta cũng sẽ phân tích các bài toán lý thuyết và các bài toán thực hành để thiết kế bộ điều khiển số và bộ điều khiển tương tự.