ĐỘNG CƠ BƯỚC

3.1.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ bước

Hình 3. 1. Động cơ bước trong thực tế

Động cơ bước (Step Motor – Stepper Motor hay Stepping Motor) là một thiết bị cơ điện, nó chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng. Ngoài ra, nó là một động cơ điện không có chổi than, đồng bộ, có thể chia một vòng quay đầy đủ thành một số bước mở rộng. Trục của động cơ quay qua một góc cố định cho mỗi xung rời rạc. Khi một chuỗi xung được áp dụng, nó sẽ được chuyển qua một góc nhất định. Góc mà trục động cơ bước quay cho mỗi xung được gọi là góc bước, thường được biểu thị bằng độ.

Nếu góc bước càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay càng lớn và độ chính xác của vị trí thu được càng lớn. Các góc bước có thể lớn tới 90 độ và nhỏ

đến 0,72 độ, tuy nhiên, các góc bước thường được sử dụng là 1,8 độ, 2,5 độ, 7,5 độ và 15 độ.

3.1.2. Điều khiển động cơ bước

A4988 là một trình điều khiển vi bước để điều khiển động cơ bước lưỡng cực có bộ dịch tích hợp để vận hành dễ dàng. Điều này có nghĩa là chúng ta có

thể điều khiển động cơ bước chỉ với 2 chân từ bộ điều khiển của chúng ta hoặc một chân để điều khiển hướng quay và chân kia để điều khiển các bước.

36

Hình 3. 2. A4988 trình điều khiển bước

Driver cung cấp năm độ phân giải bước khác nhau: bước đủ, ½ bước, ¼ bước, 1/8 bước và 1/16 bước. Ngoài ra, nó có một biến trở để điều chỉnh đầu ra hiện tại, tắt khi nhiệt độ quá cao và bảo vệ dòng điện chéo.

Nguồn vào của nó là từ 3 đến 5,5 V và dòng điện tối đa trên mỗi pha là 2A nếu được làm mát bổ sung tốt hoặc dòng điện liên tục 1A mỗi pha mà không cần tản nhiệt hoặc làm mát.

Bảng 3. 1. A4988- Thông số kỹ thuật

3.1.3. Chân ra Driver A4988

Bắt đầu với 2 chân ở nút bên phải để cấp nguồn cho trình điều khiển, chân VDD và Ground mà chúng tôi cần kết nối chúng với nguồn điện từ 3 đến 5,5 V và trong trường hợp của chúng tôi sẽ là bộ điều khiển của chúng tôi, Arduino Board sẽ cung cấp 5 V. 4 chân sau đây để kết nối động cơ. Các chân 1A và 1B sẽ được kết nối với một cuộn dây của động cơ và chân 2A và 2B với cuộn dây khác của động cơ. Để cung cấp năng lượng cho động cơ, chúng tôi sử dụng 2 chân tiếp theo, Ground và VMOT mà chúng tôi cần kết nối chúng với Nguồn

37

cung cấp từ 8 đến 35 V và chúng tôi cũng cần sử dụng tụ tách rời với ít nhất 47 PhaF để bảo vệ board điều khiển khỏi các xung điện áp.

Hình 3. 3. Sơ đồ kết nối được cơ bước

Hai chân tiếp theo, Step và Direction là các chân mà chúng ta thực sự sử

dụng để điều khiển chuyển động của động cơ. Chân Direction điều khiển hướng quay của động cơ và chúng ta cần kết nối nó với một trong các chân kỹ thuật số trên vi điều khiển, hoặc trong trường hợp của tôi, tôi sẽ kết nối nó với chân số 4 của Board Arduino.

Với chân Step, chúng ta điều khiển mirosteps của động cơ và với mỗi xung được gửi tới chân này, động cơ sẽ di chuyển một bước. Vì vậy, điều đó có

nghĩa là không cần bất kỳ chương trình phức tạp, board chuyển pha, dòng điều khiển tần số, v.v., vì trình dịch tích hợp của Driver A4988 đảm nhiệm mọi thứ.

Ở đây chúng ta không nên nối chúng trong chương trình của mình.

Tiếp theo là chân SLEEP và mức logic thấp đặt board ở chế độ nghỉ để giảm thiểu mức tiêu thụ điện khi động cơ không được sử dụng. Chân RESET đặt trình dịch sang trạng thái Home được xác định trước. Trạng thái Home hoặc Vị

trí Microstep Home này có thể được nhìn thấy từ Board dữ liệu A4988. Vì vậy, đây là vị trí ban đầu từ nơi động cơ khởi động và chúng khác nhau tùy thuộc vào độ phân giải microstep. Nếu trạng thái đầu vào của chân này ở mức logic thấp, tất cả các đầu vào STEP sẽ bị bỏ qua. Chân Reset là một chân nổi, vì vậy nếu chúng ta không có ý định điều khiển nó trong chương trình của mình, chúng ta cần kết nối nó với chân SLEEP để đưa nó lên mức cao và bật board.

38

Bảng 3. 2. Bảng mức chân cho MS

3 chân tiếp theo (MS1, MS2 và MS3) là để chọn một trong năm độ phân giải theo board ở trên. Các chân này có điện trở bên trong, vì vậy nếu chúng ta ngắt kết nối, board sẽ hoạt động ở chế độ bước đủ.

Cuối cùng, chân ENABLE được sử dụng để bật hoặc tắt các đầu ra FET.

Vì vậy, mức cao sẽ giữ cho đầu ra bị vô hiệu hóa.

3.2. CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN