I. Tổng quan về đề tài
Đề tài 'Thiết kế và thi công máy tự động quấn dây stator động cơ BLDC' tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển một hệ thống tự động hóa quấn dây cho stator động cơ BLDC. Mục tiêu chính là khắc phục những hạn chế của phương pháp thủ công, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Đề tài được thực hiện dựa trên nền tảng kiến thức về động cơ BLDC, vi điều khiển STM32F103C8T6, và các thiết bị điều khiển như driver AC servo, động cơ bước, và cảm biến quang. Các nội dung nghiên cứu bao gồm từ tìm hiểu cơ cấu động cơ đến thiết kế, thi công mô hình và lập trình điều khiển.
1.1. Mục tiêu và ý nghĩa
Mục tiêu của đề tài là thiết kế và thi công một máy tự động quấn dây cho stator động cơ BLDC, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nằm ở việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào sản xuất công nghiệp, giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao động thủ công, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
1.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm: tìm hiểu cơ cấu stator động cơ BLDC, nghiên cứu vi điều khiển STM32F103C8T6, tìm hiểu các linh kiện và thiết bị điều khiển, thiết kế mô hình cơ khí và điện, lập trình điều khiển, và viết báo cáo hoàn thiện đề tài.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các lý thuyết liên quan đến động cơ BLDC, vi điều khiển STM32F103C8T6, và các thiết bị điều khiển. Động cơ BLDC là loại động cơ một chiều không chổi than, sử dụng nam châm vĩnh cửu và cảm biến Hall để xác định vị trí rotor. Vi điều khiển STM32F103C8T6 được sử dụng để điều khiển hệ thống, với các tính năng như giao tiếp UART, ADC, và hỗ trợ DMA. Các thiết bị điều khiển bao gồm driver AC servo, động cơ bước, và cảm biến quang, được sử dụng để điều khiển chính xác quá trình quấn dây.
2.1. Động cơ BLDC
Động cơ BLDC là loại động cơ một chiều không chổi than, sử dụng nam châm vĩnh cửu và cảm biến Hall để xác định vị trí rotor. Cấu tạo của động cơ bao gồm stator với các cuộn dây quấn và rotor với nam châm vĩnh cửu. Động cơ BLDC có ưu điểm là hiệu suất cao, ít yêu cầu bảo trì, và phù hợp với các ứng dụng công nghiệp.
2.2. Vi điều khiển STM32F103C8T6
Vi điều khiển STM32F103C8T6 thuộc họ ARM Cortex-M3, có tốc độ xử lý lên đến 72MHz. Nó được sử dụng để điều khiển hệ thống, với các tính năng như giao tiếp UART, ADC, và hỗ trợ DMA. Vi điều khiển này phù hợp với các ứng dụng công nghiệp nhờ vào độ tin cậy cao và khả năng xử lý đa nhiệm.
III. Thiết kế và tính toán
Chương này trình bày các bước thiết kế và tính toán hệ thống. Hệ thống được thiết kế bao gồm các khối chính như khối cảm biến, khối ngõ vào, khối ngõ ra, và khối vi xử lý. Các tính toán được thực hiện để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ khối của hệ thống được trình bày chi tiết, cùng với các thiết kế cơ khí và điện.
3.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
Sơ đồ khối hệ thống bao gồm các khối chính như khối cảm biến, khối ngõ vào, khối ngõ ra, và khối vi xử lý. Mỗi khối được thiết kế để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Sơ đồ khối giúp xác định rõ các thành phần và mối liên hệ giữa chúng trong hệ thống.
3.2. Tính toán và thiết kế mạch
Các tính toán được thực hiện để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Các thông số như điện áp, dòng điện, và công suất được tính toán kỹ lưỡng để phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển được thiết kế chi tiết, bao gồm các thành phần như vi điều khiển, driver, và cảm biến.
IV. Thi công hệ thống
Chương này trình bày quá trình thi công hệ thống, bao gồm lắp ráp board mạch, tủ điện, và các cảm biến. Hệ thống được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Các bước lắp ráp và kiểm tra được thực hiện theo quy trình chuẩn, đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của hệ thống.
4.1. Lắp ráp board mạch
Board mạch được lắp ráp theo sơ đồ nguyên lý đã thiết kế. Các linh kiện được lắp đặt chính xác và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động ổn định. Quá trình lắp ráp bao gồm hàn các linh kiện, kiểm tra mạch, và cài đặt phần mềm điều khiển.
4.2. Lắp ráp tủ điện
Tủ điện được lắp ráp để chứa các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống. Các thiết bị như MCB, contactor, và nguồn tổ ong được lắp đặt theo quy trình chuẩn. Tủ điện được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
V. Kết quả và đánh giá
Chương này trình bày kết quả thực hiện đề tài và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Hệ thống đã được thử nghiệm và cho kết quả khả quan, đáp ứng được các yêu cầu về năng suất và chất lượng. Các hạn chế và hướng phát triển trong tương lai cũng được đề cập để hoàn thiện hệ thống.
5.1. Kết quả thực hiện
Hệ thống đã được thử nghiệm và cho kết quả khả quan, đáp ứng được các yêu cầu về năng suất và chất lượng. Máy tự động quấn dây hoạt động ổn định, quấn được sản phẩm hoàn thiện với độ chính xác cao.
5.2. Đánh giá và hướng phát triển
Hệ thống có thể được cải tiến bằng cách tích hợp thêm các tính năng tự động hóa cao hơn, như điều khiển từ xa và giám sát thông qua IoT. Các hạn chế về công suất và tốc độ cũng cần được nghiên cứu để mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống.
