Tìm người làm bài tập thực hành: Bộ ĐK PID động cơ DC

[falleaf]

1) Trên động cơ, cần nối 2 tụ 104 từ chân 1 của động cơ vào vỏ động cơ, và tụ thứ hai từ chân 2 vào vỏ. Có nghĩa là cả hai chân đều nối vào vỏ động cơ, và thông qua con tụ 104.

Cái này để làm gì?
Thực tế, động cơ chổi than sẽ tạo tia lửa điện khi quay, và nó đổi chổi quét liên tục, nghĩa là tia lửa điện phát sinh liên tục. Các tụ này dùng để dập tia lửa điện trong động cơ. Có nhiều động cơ có sẵn các tụ này bên trong, nhưng có nhiều động cơ không có, phải hàn ra bên ngoài.

2) Tần số điều khiển PWM bằng bao nhiêu thì đủ?
Hãy hình dung việc này, khi động cơ quay, nó liên tục xoay o o, và tần số kích đó sẽ nghe tiếng quay o o. Nếu càng làm động cơ lớn, thì càng thấy rõ cái tiếng o o này (không phải tiếng két két do các bạn mua động cơ cũ đâu, nó kêu tiếng o o rất thanh, đúng theo tần số mà các bạn điều khiển PWM).

Để hạn chế tiếng kêu này, người ta điều khiển PWM ở tần số 20 - 25KHz vì tai người chỉ có thể nghe trong phạm vi tần số 20Hz đến 20KHz. Cho nên nếu như điều khiển PWM lên tới khoảng 25KHz thì sẽ không còn nghe được tiếng này nữa.

Trong thực tế, người ta điều khiển động cơ DC ở khoảng 15KHz đến 25KHz.

Như vậy, khi thiết kế mạch điều khiển động cơ, các bạn cần phải dùng FETs hoặc dùng các con motor driver nào đó phải cho phép tốc độ đóng mở trên 50KHz, hoặc 100 KHz thì mới đảm bảo được tốc độ PWM, tốc độ đóng mở càng cao thì càng tốt, nếu là 1MHz thì hợp lý nhất.

3) Cùng vì yêu cầu đóng mở 25KHz, cho nên, các diode mà các bạn dùng để hạn dòng phản hồi ở trước các con FETs (nếu không có diode nội), thì phải dùng các diode nhanh, schotsky diode. Để đảm bảo. Chứ con FET đóng mở nhanh, mà cái diode không đóng mở nhanh được thì cũng như không thôi.

4) Thiết kế driver điều khiển động cơ, các bạn cần chú ý có rất nhiều cách thiết kế điều khiển:

a) Cách 1: DIRECTION + PWM
Cách này các bạn thiết kế để ngõ vào của bộ điều khiển có một chân là DIRECTION và một chân cứ liên tục xuất PWM. Như vậy, trong chương trình điều khiển của các bạn
if vận tốc < 0, then thay đổi Direction = 0
pwm = giá trị vận tốc
if vận tốc > 0, then thay đổi Direction = 1
pwm = giá trị vận tốc

b) Cách 2: 2 chân PWM
Cách này các bạn thiết kế PWM trên hai chân, và điều khiển trực tiếp cầu H. Nghĩa là nếu như:
if vận tốc < 0, then PWM1 = xuất xung, PWM2 = 0
PWM1 = giá trị vận tốc
if vận tốc > 0, then PWM1 = 0, PWM2 = xuất xung
PWM2 = giá trị vận tốc

Cách này đổi chiều trực tiếp bằng tín hiệu điều khiển trên chân vi điều khiển.

Vì sao F nói cách này, vì ví dụ như các bạn tự thiết kế mạch cầu H, thì chúng ta sẽ có thể dùng cách b để đỡ phải thiết kế nhiều, nhưng một số driver giống như LM18200 chẳng hạn, nó cho chân điều khiển chiều.

5) Trên board điều khiển, ngõ vào, các bạn cần có gì, ngõ ra, cần có gì?
Ngõ vào: tín hiệu encoder hồi tiếp, và tín hiệu đặt vật tốc
- Encoder, 4 hoặc 5 chân: VDD, MASS, kênh A, kênh B, có khi có kênh Z (xem bài về encoder trong box về Cảm biến).
- Chúng ta sẽ đặt vận tốc bên trong PIC, hoặc dùng biến trở để đặt vận tốc, hoặc dùng nút bấm để đặt vận tốc (nếu dùng biến trở, hoặc nút bấm, thì cần phải có LED, LED7 đoạn, ma trận LED, hoặc LCD.. để hiển thị vận tốc (để mình biết đã đặt giá trị bao nhiêu)), hoặc chúng ta có thể dùng RS232 để đặt vận tốc từ máy tính...
Cái này các bạn có thể lựa chọn cách thiết kế, và tùy thuộc vào hiểu biết của mình về PIC. Nếu chưa biết gì, các bạn cứ chọn giải pháp setup vận tốc bằng chương trình, nếu thêm một chút, các bạn chọn giải pháp dùng nút bấm và LED7 đoạn, nhiều tiền hơn một chút, các bạn dùng LCD, nếu thích thì các bạn dùng RS232 để truyền giá trị vận tốc xuống cho vi điều khiển, nhưng nó đòi hỏi phải lập trình trên máy tính.
- Một ý mở rộng, chúng ta có thể làm thêm một phần này nữa, gợi ý thôi nhé, nếu các bạn thiết kế tốt, các bạn có thể dùng thêm một chân để hồi tiếp dòng của động cơ về để sau này có thể điều khiển moment luôn. Thiết kế một lần đỡ mất công, nếu sau này các bạn muốn tiếp tục làm các phần phát triển thêm. Vd như LM18200 hoặc L298 có sẵn cái chân SENSE này . Cái này chỉ là thành phần mở rộng, các bạn nào chưa biết nhiều về thiết kế mạch điều khiển, thì không cần quan tâm phần này.

Ngõ ra: có hai chân điều khiển động cơ như phần trên đã nêu, có thể chọn loại 4a, hoặc loại 4b.

Chúc các bạn thành công.