Giáo trình Thực tập Xưởng điện tử



 +−
2
2sin1
2 ααππR
U 
 P = 

 +− π
π
π
α
2
2sin1
2
R
U 
Trong đó, P là công suất tiêu thụ trên tải còn R là trở kháng của tải. 
 Như vậy, công suất tiêu thụ trên tải phụ thuộc vào góc kích dẩn α, khi góc 
kích α tăng thì P giảm và ngược lại, tại α= 0 công suất là lớn nhất và bằng công 
suất danh định của tải, tại giá trị α = π công suất tiêu thụ nhỏ nhất P = 0. Nghĩa là, 
bằng cách thay đổi góc kích dẩn α ta sẽ điều khiển được công suất tiêu thụ trên tải. 
4. Điều khiển động cơ bước. 
- Đặc điểm chung của động cơ bước: 
Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ hoạt động dưới tác dụng của 
các xung rời rạc và kế tiết nhau. Khi một xung dòng điện hoặc điện áp đặt vào 
cuộn dây phần ứng của động cơ bước, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi 
một góc nhất định, và được gọi là bước của động cơ, khi các xung dòng điện đặt 
vào cuộn dây phần ứng liên tục thì roto sẽ quay liên tục. 
Vị trí của động cơ bước được xác định bằng số lượng xung và vận tốc của 
động cơ tỷ lệ với tần số xung và được xác định bằng số bước/giây.Tính năng làm 
việc của động cơ bước được đặc trưng bởi bước được thực hiên, đặc tính góc 
(quan hệ của momen địên từ theo góc giữa trục của roto và trục của từ trường 
tổng, tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hoàn thành một bước 
có thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo.Tính năng mở máy của độn g cơ, 
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 42
được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất 
đồng bộ ( bỏ bước) 
Bước của động cơ (giá trị của góc giữa hai vị trí ổn định kế nhau của roto) 
càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càng cao. Bước của động cơ phụ thuộc 
vào số cuộn dây phần ứng, số cực của stato, số răng của roto và phương pháp điều 
khiển bứơc đủ hoặc điều khiển nửa bước. Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác và kết 
cấu của động cơ mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ 0,180 ÷1800. 
Trong đó: động cơ bước nam châm vĩnh cữu dạng cực móng và có từ trở thay đổi 
từ 60 ÷450, động cơ bước có từ trở thay đổi có góc bước nằm trong giới hạn từ 
1,80 ÷ 300 và động cơ bước hỗn hợp có góc bước thay đổi trong khoảng 0,360÷150. 
Các giá trị góc của các loại động cơ kể trên được tính trong chế độ điều khiển 
bước đủ. 
 Chiều quay của động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy 
trong các cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tự cuộng dây phần ứng được 
cấp xung điều khiển. 
Số cuộn dây phần ứng ( hay còn gọi là cuộn dây pha) của động cơ bước 
đựợc chế tạo từ 2 ÷ 5 cuộn dây pha ( hay còn gọi là bối dây và được đặt đối diện 
nhau trong các rãnh ở stato. Đối với cuộn dây phải có hai cuộn dây thì chỉ dùng 
cho điều khiển lưỡng cực ( cuộc dây có cực tính thay đổi) với 4 cuộn dây có thể 
dùng cho cả hai chế độ điều khiển đơn cực và điều khiển lưỡng cực 
Phương pháp điều khiển động cơ bước: 
Có 3 phương pháp điều khiển động cơ bước: Đầy bước, nữa bước, vi bước 
nhưng ở đây ta chỉ xét trường hợp đầy bước. 
 Nguyên lý làm việc của động cơ bước là dựa trên sự tác động tương hổ 
giữa từ trường của stato và roto, hình thành momen điện từ làm quay roto đi một 
góc nhất định. Khi cho xung dòng điện tác động vào cuộn dây pha A A’ roto sẽ 
quay đến vị trí, mà trục từ trường của roto (cũng chính là trục của roto) trùng với 
trục từ trường pha A. 
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 43
 Nếu cắt xung dòng điện vào pha A, cho xung dòng điện tác dụng vào cuộn 
dây BB’ thì véc tơ từ hoá của dòng điện sẽ quay đi một góc là 180, do đó roto cũng 
quay đi một góc 180 để cho trục của từ roto trùng với trục của từ trường tổng. 
Sau đó cắt xung tác động vào pha B và cho dòng điện tác động vào pha A nhưng đổi 
dấu thì roto quay tiếp một góc 180. Nếu tính từ góc đầu thì roto đã quay một góc 360 
Quá trình chuyển phát xung dòng điện tác dụng vào một trong hai pha cho 
tới khi roto quay một vòng, động cơ sẽ thực hiện được 20 bước (Còn gọi 20 nhịp) 
 Quá trình chuyển mạch các cuộn dây điều khiển theo một trình tự (A+,B+,A-
, B-) và quá trình chuyển mạch theo trình tự (A+,B+),( A+,B-,),(A-,B+),(A-,B-) 
 Trong trường hợp này thì trong một chu trình chuyển mạch có 20 nhịp (bước ) và 
ở mỗi nhịp có số cuộn dây điều khiển được cấp xung dòng điện cho nhau. 
Dạng điều khiển này được gọi là điều khiển bước đủ, hay còn gọi điều 
khiển đối xứng. 
Điều khiển động cơ bước 1 pha và hai pha theo phương pháp đầy bước 
Bảng trạng thái điều khiển động cơ bước 
2 pha 4 pha 
Bước Pha 1 Pha 2 Bước Pha 1 Pha 2 Pha 3 Pha 4 
1 1 1 1 1 0 1 0 
2 -1 1 2 0 1 1 0 
3 -1 -1 3 0 1 0 1 
4 1 -1 4 1 0 0 1 
Điều khiển động cơ 2 pha 
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 44
Điều khiển động cơ 4 pha 
- Từ bảng trạng thái trên ta có thể dùng IC số để tạo mạch điều khiển. 
Pha2
VCC
Pha3
U1A
7486
1
2
3
U2A
7473
14
1
3
12
13
2
J
CLK
K
Q
Q
CLR
VCC
U1B
7486
4
5
6 Pha1
State
U2B
7473
7
5
10
9
8
6
J
CLK
K
Q
Q
CLR
U1C
7486
9
10
8
U1D
7486
12
13
11
VCC
Pha4
Clook
- Đặc tính của động cơ bước : Vận tốc của động cơ bước phụ thuộc vào tần số 
xung điều khiển. 
Đặc điểm vận tốc của roto trên một bước thể hiện tính dao động của động 
cơ, đặc tính này có thể được cải thiện bằng việc thiết kế một hộp biến tốc đặc biệt 
nhằm hạn chế và loại trừ cộng hưởng để có được hằng số thời gian tốt hơn. 
Khi có một xung dòng điện vào cuộn dây stato, roto động cơ không chuyển 
động ngay từ góc này sang góc khác mà nó dao động một thời gian cần để quay 
5% vòng thì mới đạt được vị trí ổn định. Hằng số thời gian phụ thuộc vào momen 
quán tính của từ thông Φ. 
Tần số xung càng cao thì hằng số thời gian điện từ sẽ càng ngắn. Nếu xung 
điều khiển động cơ có tần số quá cao thì roto sẽ quay liên tục và làm việc quá tần 
số giới hạn, ở chế độ này động cơ không thể dừng đột ngột và cũng không thể đảo 
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 45
chiều. Muốn thực hiện dừng động cơ cần phải giảm tần số đến vùng làm việc theo 
bước. 
5. Bàn phím 
- Ma trận phím 
Đ
ể thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím. Quét cột và đọc dữ 
liệu tại hàng hoặc ngược lại. Theo hình vẽ thì các cột cách nhau 1 đơn vị, các hàng 
cách nhau 4 đơn vi. 
 Vậy giá trị của bàn phím được tính theo công thức sau 
 Bp= C+h.4 
Trong đó: Bp: Giá trị của phím được nhấn. 
 C: Cột được quét. 
 H: Hàng có phím nhấn. 
Ví dụ: Khi ta quét cột C0 mà phím 4 được nhấn thì H1 nhận được tín hiệu. 
Vậy giá trị nhận được của bàn phím là Bp = 0 + 1.4 = 4. 
Khi mạch cần nhiều phím thì ta mới tổ chức ma trận phím để giảm số lượng 
cổng sử dụng cho bàn phím. 
Chương trình hiển thị bàn phím. 
#include 
phim equ 30h 
ORG 0000H 
MAIN: 
 ACALL IN_HEX 
 ACALL HT 
 SJMP MAIN 
;......................................... 
IN_HEX: MOV R3,#50 
BACK1: ACALL GET_KEY 
1 4
2 3
1 4
2 3
1 4
2 3 C3
1 4
2 3
71 4
2 3
P1.3
1
H2
2
C
3
F1 4
2 3
H0
P1.1
1 4
2 3
5
P1.0
1 4
2 3
1 4
2 3
P1.5
E
P1.4
1 4
2 3
D
1 4
2 3
64
1 4
2 3
98
0
1 4
2 3
C0
H1
1 4
2 3
P1.6
J1
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
C1
P1.7
1 4
2 3
H3
A
C2
1 4
2 3
P1.2
B
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 46
 JNB 10,EXP1 
 DJNZ R3,BACK1 
BACK2: MOV R3,#50 
BACK3: ACALL GET_KEY 
 JB 10,BACK2 
 DjNZ R3,BACK3 
 SETB 11 
 MOV PHIM,R6 
EXP1: NOP 
 RET 
;---------------------------------------------------------------------------- 
GET_KEY: 
 MOV A,#0FEH 
 MOV R2,#0 
SCAN_ROW: 
 MOV P0,A 
 MOV R4,A ;luu gia tri cua A vao R4 
 ;chuan bi quet cac cot va nhay 
 JNB P0.4,ROW_0 
 JNB P0.5,ROW_1 
 JNB P0.6,ROW_2 
 JNB P0.7,ROW_3 
 ;khong co phim an thi chuyen den cot tiep theo 
 MOV A,R4 ;lay lai ma lan truoc tu r4 
 RL A ;quay trai 1 bit de chuyen den cot ke tiep 
 INC R2 ;tang so lan quet len 1 
 CJNE R2,#4,SCAN_ROW ;khong du 4 cot thi quay lai quet 
 SETB P2.6 
 SJMP NO_CODE 
ROW_0: 
 MOV A,R2 
 ADD A,#0 
 SETB 10 
 MOV R6,A 
 SJMP EXIT 
ROW_1: 
 MOV A,R2 
 ADD A,#4 
 SETB 10 
 MOV R6,A 
 SJMP EXIT 
ROW_2: 
 MOV A,R2 
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 47
 ADD A,#8 
 SETB 10 
 MOV R6,A 
 SJMP EXIT 
ROW_3: 
 MOV A,R2 
 ADD A,#12 
 SETB 10 
 MOV R6,A 
 SJMP EXIT 
NO_CODE: ;NEU KHONG CO PHIM AN THI XOA BIT 10 
 CLR 10 
EXIT: 
 RET 
HT: MOV B,#10 
 DIV AB 
 ADD A,#10H 
 MOV P2,A 
 ACALL DELAY 
 MOV A,B 
 ADD A,#00 
 MOV P2,A 
 ACALL DELAY 
 RET 
DELAY: MOV R0,#200 
 DJNZ R0,$ 
 RET 
END 
 Khi mạch không cần nhiều phím thì ta có thể dùng phím như sau: 
6. Hiện thị 
*. Khi giao tiếp với LED 7 đoạn ta có nhiều cách giao tiếp khác nhau. 
- Xuất dữ liệu trực tiếp ra cổng: chỉ sử dụng khi có ít led hiển thị. 
- Khi có nhiều LED hiển thị thì ta dùng phương pháp quét có sơ đồ 
mạch cơ bản như sau: 
Vcc
R1
R
1 4
2 3
p1.0
Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển 
Thực tập công nhân Trang 48
R4
Q7
led8
c
led4
Q6
R11
R9
d
e
Q2
R2
b
Q4
J2
DATA LED7D
1
2
3
4
5
6
7
8J3
CON8
1
2
3
4
5
6
7
8
R12
0
g
5V
R16
R3
R7
f
0
R14
R18
Q5
R10
Q1
led3
R6
Q8
led2
led5
Q3
VCC_CIRCLE
R1
U2
7447
7
1
2
6
4
5
3
13
12
11
10
9
15
14
16
8
D0
D1
D2
D3
BI/RBO
RBI
LT
A
B
C
D
E
F
G
V
C
C
G
N
D
led1
a
R13
R15
led6
R5
led7
R8
R17
J1
DIEU KHIEN LED
1
2
3
4
5
6
7
8
VCC_CIRCLE
U1
74LS138
1
2
3
15
14
13
12
11
10
9
7
16
8
6
4
5
A
B
C
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
V
C
C
G
N
D
G1
G2A
G2B
III. PHẦN THỰC TẬP CỤ THỂ 
- Thực hiện mạch kít vi điều khiển 89C51 
- Thực hiện mạch ma trận bàn phím 
- Thực hiện mạch hiển thị 6 LED 7 đoạn. 
- Viết chương trình nhập dữ liệu từ bàn phím lưu vào vùng đệm. 
- Nhận dữ liệu từ vùng đệm xuất ra LED 
- Cấp nguồn cho mạch và kiểm tra. 
Mạch phải đảm bảo kỹ thuật và hoạt động ổn định.