THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU

Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện Điện tử NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày Tháng 04 Năm 2019 MỤC LỤC KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Tên đồ án THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘN.

Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày… Tháng 04 Năm 2019 GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử MỤC LỤC GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Tên đồ án: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khắc Sơn Nguyễn Duy Quý Lớp: 112172.2 Điện thoại: 0329738073 Giáo viên hướng dẫn: Trần Thị Ngoạt Điện thoại: 0966957966 Email: Tranthingoat@gmail.com Kế hoạch thực chi tiết: T TG ĐỊA TG PHÂN CÔNG NỘI DUNG T (TUẦN) ĐIỂM T.HIỆN NHIỆM VỤ Tìm hiểu Trường, Từ ngày: - Cả nhóm - Các sản phẩm ứng dụng phòng 4-2 tham gia tìm hiểu thực tế trọ đến ngày: thảo luận nhóm - Phân tích u cầu đề tài 4-3 - Lập kế hoạch - Thu thập thông tin có liên thực quan - Các kiến thức cần có để phục vụ nghiên cứu đề tài - Thiết kế sơ đồ khối thiết bị - (báo cáo giáo viên hướng dẫn) Hoàn thiện sơ đồ khối thiết bị Phòng Từ ngày: Thảo luận nhóm phân tích chức khối trọ 5-3 Chọn lựa giải pháp thực đến ngày: Phương pháp ghép nối 19-3 Phân công khối với người phụ trách Thiết kế mạch nguyên lý khối cơng khối, phân tích chức phần tử mạch nguyên việc để làm việc tắc làm việc mạch điện Tính tốn lựa chọn tham số mạch điện (giá trị linh kiện, loại linh kiện sử dụng, điện áp, dịng điện, mạch, cơng suất mạch, cơng suất nguồn….) Chọn linh kiện thực tế gần với giá trị tính, Tính tốn theo giá trị thực tế Viết thuyết minh báo cáo (Báo cáo giáo viên hướng dẫn) Khảo sát mạch điện thiết bị Phòng Từ ngày: Theo phân chia chương trình mơ trọ 20-3 người phụ GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử (Báo cáo giáo viên hướng dẫn tư vấn kỹ thuật) Lắp ráp mạch bo test khảo sát theo khối chức (điện áp nguồn cung cấp, dòng điện, điện áp thành phần, tham số khác ) Hiệu chỉnh tham số theo giá trị tính tốn Viết thuyết minh báo cáo kết sau khảo sát tực tế (Báo cáo giáo viên hướng dẫn tư vấn kỹ thuật) Thiết kế mạch in Làm mạch in Lắp ráp Kiểm tra mạch hiệu chỉnh Viết báo cáo sau kiểm tra hiệu chỉnh mạch (Báo cáo giáo viên hướng dẫn tư vấn kỹ thuật) Lập phương án dự phòng Hướng phát triển ứng dụng đề tài Hoàn thiện đề tài (thuyết minh, sản phẩm) Chuẩn bị bảo vệ (Báo cáo giáo viên hướng dẫn tư vấn) Khoa đến ngày: trách mạch để Điện- 3-4 khảo sát Điện tử Phịng trọ Từ ngày: 4-4 - Cả nhóm đến ngày: - Theo kế hoạch 18-4 phân cơng Phịng trọ Từ ngày: 19-4 - Cả nhóm đến ngày: - Theo kế hoạch 3-5 phân công Hưng yên, ngày 04 tháng 02 năm 2019 Người lập GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử LỜI NĨI ĐẦU Ngày cơng nghệ khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển Trong nghành kỹ thuật điện tử đạt nhiều thành tựu to lớn sống người Cùng với phát triển ngành cơng nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử có bước phát triển vượt bậc Trong thời đại nay, máy móc dần thay người làm việc để làm việc động điện quan trọng việc truyền động cho cấu Gắn liền với việc sử dụng động trình điều khiển động cho phù hợp với yêu cầu thực tế Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật đại vào phục vụ sản xuất phục vụ đời sống người Để sinh viên tăng khả tư làm quen với công việc nghiên cứu chúng em thực đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU Nhằm củng cố mặt kiến thức trình thực tế Sau nhận đề tài, nhờ giúp đỡ tận tình Trần Thị Ngoạt với cố gắng, lỗ lực nhóm, tìm tịi, nghiên cứu tài liệu Đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù cố gắng trình độ cịn hạn chế, kinh nghiệm cịn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận bảo, giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy cô giáo khoa để đề tài chúng em ngày hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn cô, thầy cô giáo khoa giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Động điện chiều động điện hoạt động với dòng điện chiều Động điện chiều ứng dụng rộng rãi ứng dụng dân dụng công nghiệp Thông thường động điện chiều chạy tốc độ nối với nguồn điện, nhiên điều khiển tốc độ chiều quay động với hỗ trợ mạch điện tử Nhưng mạch điện tử thiết kế để điều chỉnh tốc độ động ? Để trả lời câu hỏi nhóm xin giới thiệu mạch điều chỉnh tốc độ động đảo chiều hiệu sử dụng IC555 1.2 Ứng dụng đề tài Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, mang lại tiện lợi tối ưu với trang thiết bị đại phục vụ công công nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong tích hợp mạch điện – điện tử ngày trở nên thiết yếu mà công nghệ ngày phát triển tiến tới thời đại vi xử lý vi mạch mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích bị loại bỏ dần thay vào mạch siêu nhỏ gọn gàng ưa chuộng Bên cạnh mạch tiện ích mạch điều khiển thông minh dễ sử dụng nguời phát triển rộng thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế mạch điều khiển chúng em tiến hành thiết kế mạch điều khiển đảo chiều tốc độ động 12v DC Đề tài ứng dụng thực tế đảo chiều băng chuyền sản xuất phát triển lên động xe đạp điện, làm quạt gió GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử 1.3 Mục đích nghiên cứu Mục đích hàng đầu mạch thay đổi tốc độ động dùng ic 555 nghiên cứu mạch ứng dụng IC555 để thay đổi điện áp ngõ từ thay đổi tốc độ quay kết hợp dùng rơle thay đổi điện cực vào động để đảo chiều Qua trình nghiên cứu mạch tạo điều kiện cho sinh viên hệ thống lại kiến thức học môn điện tử bản, kỹ thuật số, lý thuyết mạch… qua thấy tầm quan trọng môn học , đồng thời góp phần nâng cao khả ứng dụng học sinh viên vào thực tiễn.Qua thiết kế chế tạo thành công mạch điều khiển,đảo chiều động 12v DC mạch hoạt động ổn định sử dụng lâu dài có tính ứng dụng cao vào thực tiễn GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc động điện chiều 2.1.1 Khái niệm - Động điện chiều thiết bị điện có phần phần quay (roto) phần tĩnh (stato) Sử dụng nguồn điện chiều (DC) đề hoạt động - Động điện chiều thiết bị quay biến đổi điện thành Nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Động điện chiều sử dụng rộng rãi công nghiệp giao thông vận tải Động điện chiều gồm loại sau đây: - Động điện chiều kích từ song song - Động điện chiều kích từ nối tiếp - Động điện chiều kích từ hỗn hợp 2.1.2 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rôtor) a) Phần tĩnh (stator) Gồm phần sau: - Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện - Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều - Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy - Các phận khác: + Nắp máy + Cơ cấu chổi than GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử b) Phần quay (rotor) Gồm phận sau: - Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào - Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện trịn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép - Cổ góp: Cổ góp hay cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều cổ góp gồm có nhiều phiến đồng hình nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Đi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng - Các phận khác: + Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy ( có ) + Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt 2.1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc động điện chiều GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Khi cho điện áp chiều U đặt vào chổi than A B dây quấn phần ứng có dịng điện Iư dẫn ab, cd có dòng điện nằm từ trường chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vịng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dịng điện giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi đảm bảo động có chiều quay không đổi Khi động quay dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động Eư chiều s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động điện chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên E gọi sức phản điện động Phương trình cân điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dòng điện phần ứng Eư: sức điện động 2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều 2.2.1 Khái niệm chung điểu khiển động điện chiều a) Định nghĩa: Điều chỉnh tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay đổi thông số nguồn điện áp hay thông số mạch điện điện trở phụ, thay đổi từ thơng Từ tạo đặc tính để có tốcđộ làm việc phù hợp với yêu cầu Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: Biến đổi thông số phận khí tức biến đổi tỷ số truyền tiếp từ trục động cư đến cấu sản xuất Biến đổi tốc độ góc động điện Phương pháp làm giảm tính phức tạp cấu cải thiện đặc tính điều chỉnh Vì vậy, ta khảo sát điều chỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai Ngoài cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với tự động thay đổi tốc độ phụ tải thay đổi động điện GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 10 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 4.1 Thiết kế sơ đồ khối Hình 4.1: Sơ đồ khối tồn mạch Phân tích chức khối: Khối nguồn: Khối nguồn có chức hạ áp từ 220V AC xuống 12V AC, chỉnh lưu, lọc ổn áp đề cấp nguồn nuôi cho khối cịn lại Khối tạo xung: Khối tạo cung có chức tạo xung để ta xử lý xung theo ý muốn, cấp xung vào khối điều khiển xung Khối điều khiển cung: Có chức thay đổi độ rộng xung để điều chỉnh tốc độ động theo xung Khối tải: Có chức hiển thị kết GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 21 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử 4.2.Lựa chọn linh kiện 4.2.1 Máy biến áp Lựa chọn động cơ12V DC Động 12v dc có dịng định mức50mA-400mA dùng biến áp có dịng phù hợp cỡ vài A Lựa chọn biến áp Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện điện áp khác với tần số không thay đổi Do máy biến áp làm nhiệm vụ truyền tải phân phối lượng không biến đổi lượng Nếu cuộn dây đặt vào nguồn điện áp xoay chiều (gọi cuộn dây sơ cấp), có từ thơng sinh với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp số vịng dây quấn sơ cấp Từ thơng mắc vào cuộn dây quấn khác: (cuộn dây thứ cấp) cảm ứng cuộn dây thứ cấp có sức điện động mới, có giá trị phụ thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp Với tỷ số tương ứng số vòng dây quấn sơ cấp thứ cấp, có tỉ lệ tương ứng giứa điện áp sơ cấp thứ cấp Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp có phận sau: + Lõi thép (mạch từ), dây quấn vỏ máy Lõi máy biến áp dùng làm mạch từ, để dẫn từ thông, đồng thời làm khung để đặt dây quấn Thơng thường để giảm tổn hao dịng điện xoáy sinh ra, lõi thép cấu tạo gồm thép kỹ thuật điện (tole silic) dày 0.35mm ghép lại máy biến áp hoạt động tần số đến vài trăm HZ GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 22 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Hình 4.2: cấu tạo máy biến áp Các hệ thức (tỉ số) máy biến áp): + Hệ thức điện áp Hình 4.3 ký hiệu máy biến áp Gọi NP, NS số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp UP, IP điện áp dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp US, IS điện áp dòng điện đưa vào cuộn thứ cấp Tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với tỷ số vòng dây + hệ thức công suất: Công suất cung cấp cho mạch sơ cấp là: P1 = UP.IP.cos α1 Công suất cung cấp cho mạch thứ cấp là: P2 = Us.Is.cos α2 Nếu bỏ qua tiêu hao cuộn dây lõi từ Công suất cung cấp cho cuộn sơ cấp nhận 100% cuộn thứ cấp GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 23 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử P1 = P2 suy Up.Ip.cos α1 = Us.Is.cos α2 Do biến áp có: α1 = α2 nên cos α1 = cosα2 Suy ra: Up.Ip = Us.Is + Hệ thức trở kháng (tổng trở) Gọi Z1 Z2 tổng trở ngõ vào ngõ biến áp: Z1 = (1) Z2 = (2) = = = ( )2 Suy ra: = ()2 Vậy + Nếu: > 1: máy tăng áp + Nếu: < 1: máy hạ áp 4.2.2 IC họ 78xx - Cấu tạo hình dạng IC họ 78xx Hình 4.4: Hình dạng IC 78xx Nhìn từ trái qua phải chân số 1,2,3 IC GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 24 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử + Chân số 1: Input (chân vào) + Chân số 2: GND (nối mass) + Chân số 3: Output (chân ra) Kiểu đóng vỏ hình vẽ kiểu TO.220 78xx họ IC ổn áp có chức tạo điện áp đầu cố định mức +xx + 78 họ IC lấy điện áp dương (+) + XX số điện áp lấy Ví dụ: 7805 IC ổn áp lấy điện áp +12V 7812 IC ổn áp lấy điện áp +12V Cách mắc 78xx mạch: Sơ đồ mắc IC 78xx mạch ( Chú ý: Điện áp cấp cho chân số IC 78xx phải lớn điện áp cần ổn định từ đến 5V Ví dụ ta muốn ổn định điện áp 9V ta phải cấp cho chân số IC 7809 từ 12V đến 15V) Những dạng seri 78xx: + LM 7805 IC ổn áp +5V + LM 7806 IC ổn áp +6V + LM 7808 IC ổn áp +8V + LM 7809 IC ổn áp +9V Dòng 1A + LM 7812 IC ổn áp +12V + LM 7815 IC ổn áp +15V + LM 7818 IC ổn áp +18V + LM 7824 IC ổn áp +24V Cách xác định chân IC họ 78xx GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 25 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử + Cầm / đặt IC cho mắt đối diện với mặt có ghi chữ IC Từ trái qua phải theo thứ tự chân 1,2,3 IC LM7812 + IC LM7812 IC ổn áp lấy điện áp +12V ổn định + Xác định chân cho IC LM 7812: (như cách xác định giới thiệu trên) + Cách mắc IC 7812 mạch: (như giới thiệu trên) 4.2.3 Transistor Mos Transistor trường FET (Field – Effect Transistor) chế tạo theo công nghệ Mos (Metal – Oxid – Semiconductor), thường sử dụng chuyển mạch điện tử có cơng suất lớn Khác với transistor lưỡng cực điều khiển dòng điện, transistor Mos điều khiển điện áp Transistor Mos gồm cực chính: cực máng (drain), nguồn (source) cửa (gate) Dịng điện máng - nguồn điều khiển điện áp cửa – nguồn Điện trở Dòng điện máng số = 9V = 7,5V = 6V = 4,5V Máng Cửa = 3V Nguồn Điện áp máng – nguồn (a) (b) Hình 10 Transistor Mos cơng suất: a) Họ đặc tính b) Ký hiệu thơng thường kênh N GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 26 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Transistor Mos loại dụng cụ chuyển mạch nhanh Với điện áp 100V tổn hao dẫn chúng lớn transistor lưỡng cực tiristor, tổn hao chuyển mạch nhỏ nhiều Hệ số nhiệt điện trở transistor Mos dương Dòng điện điện áp cho phép transistor Mos nhỏ transistor lưỡng cực tiristor 4.3.Nguyên lí hoạt động Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung: Mạch điều khiển động chiều phương pháp điều chỉnh độ rộng xung (PWM circuit – Pulse Wide Modulation) hoạt động theo nguyên tắc cấp nguồn cho động chuỗi xung đóng mở với tốc độ nhanh Nguồn DC chuyển đổi thành tín hiệu xung vng Tín hiệu xung vuông cấp cho động Nếu tần số chuyển mạch đủ lớn động chạy với tốc độ đặn phụ thuộc vào momen trục quay Với phương pháp PWM,điều chỉnh tốc độ động thông qua việc điều chế độ rộng xung, tức thời gian “đầy xung” (“on”) chuỗi xung vuông cấp cho động Việc điều chỉnh tác động đến cơng suất trung bình cấp cho động thay đổi tốc độ động cần điều khiển Hình 16: Biểu diển phụ thuộc tốc độ động vào độ rộng xung Như hình trên,với dãy xung điều kiển cùng,xung “on” có độ rộng nhỏ nên động chạy chậm Nếu độ rộng xung “on” lớn(như dãy xung thứ thứ 3) động DC chạy nhanh GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 27 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử 4.3.1 Khối tạo xung vuông * Mạch dao động tạo xung vuông -Mạch dao động sử dụng linh kiện để phát tín hiệu dao động cụ thể để điều khiển thiết bị Có nhiều dạng tín hiệu xung phát từ mạch dao động: Như xung sin,xung vng ,xung tam giác… -Có nhiều cách thiết kế mạch để tạo xung vuông, thiết kế mạch dùng transistor ,thiết kế mạch dùng Op-Amp,vv… * Lý chọn mạch tạo xung dung ICNE555 -IC NE555 phổ biến dễ kiếm Giá thành thấp ổn định -Mạch tạo xung dùng IC dẽ làm,dễ giải thích,dễ hiểu nguyên lý làm việc mạch Ở ta chọn mạch dao động xung vuông dùng IC NE555 Sơ đồ khối tạo xung vuông * Tính tốn thơng số mạch -Bộ tạo xung có nhệm vụ tạo xung điều khiển dẫn hay khố transistor -Ta chọn giá trị thơng số linh kiện sau: + R1=220 Ω; VR=B1kΩ + C4=0,01µF ;C1=47µF - Các thơng số cần tính tốn : GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 28 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử - Thời gian tồn xung(xung on): T1 - Thời gian khơng có xung(xung off):T2 - Chu kỳ xung :T - Điện áp U1 điện áp sau tạo xung NE555 +Ta có công thức cụ thể sau : - T1=(VR+R1)*C1*ln2=0,7.(VR+R1).C1 - T2=R1.C1.ln2=0,7.R1.C1 - T=T1+T2 *Tính U1= E.T1 T Với E biên độ xung tạo -Với xung on E ≈ Vcc nuôi IC = 2,5v -Với xung off E ≈ mass = 0v 4.3.2 Khối điều khiển xung GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 29 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Làm nhiệm vụ điều khiển động DC Mosphet IRF 540 đóng vai trị cơng tắc bán dẫn, UBE>0 có dịng chạy từ +VCC qua động DC mass Kết làm cho động chạy Khi UBE =0 khơng có dịng chạy từ +VCC qua động mass Kết động không chạy Động quay nhanh hay chậm phụ thuộc vào thời gian T “on” dài hay ngắn điều chế từ khối tạo xung vuông GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 30 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử 4.3.3 Khối nguồn nuôi Sơ đồ mạch nguồn chọn động có thơng số p=12w U=12V hiệu suất =85% ta có dịng định mức động là: p=u*i* i=p/u* =12/(0,85*12)=1,17 A Dòng khởi động động từ (1,5iđm dòng khởi động động là: Ikd=1,5*Iđm = 1,5*1,17=1,75A Vậy ta chọn máy biến ápcó thơng số sau :có điện áp từ đến 15v có dịng điện lớn dòng điện khởi động động : IBA 1,75A ta chọn máy biến áp có dịng điện 3A Ta sử dụng chỉnh lưu cầu pha dùng diode ta có: UD=2U2/ 0,9U2=0,9*15=13,5V Vậy điện áp qua chỉnh lưu là:13,5v Chọn ic ổn áp 7812 tạo điện áp chuẩn+ 12v để cung cấp cho mạch ic 7805 tạo điện áp +5v đểcung cấp cho ic khác Thông số vi mạch sau: GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 31 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Điện áp đầu vào từ 7v đến 35v Điện áp đầu =12v với ic 7812 =5v với ic 7805 Dòng điện đầu xấp xỉ =1,17A Tụ c1, c2, c3 để lọc thành phần sóng hài bậc cao Chọn c1=2200 c2=470 tụ c3=220, hai tụ lọc nhiễu c104 dùng để lọc bỏ nhiễu 3.3 Nguyên lý hoạt động mạch Tín hiệu điện áp điều chỉnh tay từ khối tao xung thông qua điều chỉnh biến trở VR Từ ta điều chế xung vng có T “on” T “off” thay đổi theo mức điện áp đưa tay, xung vuông đưa đến transistor ( transistor làm nhiêm vụ công tắc bán dẫn) Làm thay đổ dòng IB dẫn tới thay đổi IC dẫn tới thay đổi I2 từ làm thay đổi cơng suất cấp cho động cơ.để điều khiển tốc độ động DC Sơ đồ khối mạch điều khiển động chiều theo chế độ xung GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 32 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử - Điện áp qua máy biến áp đưa vào cầu chỉnh lưu diode ,qua tụ lọc phẳng , điện áp dương cấp vào chân IC 7812 , chân nối mass,chân lấy điện áp dương 12 V lọc phẳng lần qua tụ lọc , sau qua tụ 104 để lọc tín hiệu nhiễu chân IC - Mạch đảo chiều quay mạch cầu H với IRF540 mắc thành hình chữ H - Mạch nguồn mạch đảo chiều động nối với công tác S1 Khi đóng cơng tắc S1 điểm với điểm Mạch cấp nguồn Khi cơng tắc S1 đặt mức có tín hiệu đặt vào chân G IRF 540 (Q1) Q1 mở Đồng thời Q4 mở Khi có dịng điện đặt vào hai đầu động Động hoạt động - Khi công tắc S1đặt điểm với điểm Q1 Q4 khóa , cịn Q2 Q3 mở Tương tự có dong điện đặt vào động Động quay theo chiều ngược lại - Mạch cầu H hoạt động nguyên lí MOSFET kênh N sau: + Khi chưa có tín hiệu ngồi ta xét thành phần chiều nguồn UDS phân cực hình thành nên dịng máng Id chạy qua kênh dẫn theo chiều từ D đến S + Khi có nguồn chiều (UGS 0) cực G tích tụ nhiều điện tích dương, phía đối diện nhiều điện tích âm mật độ điện tử tự kênh dẫn tăng làm cho nội trở kênh dẫn giảm dòng Id tăng lên + Khi có tín hiệu ngồi đưa vào cực cổng điện áp ngồi xếp chồng lên điện áp phân cực UGS rõ ràng tuỳ theo trị số dấu nguồn tín hiệu ngồi mà dịng điện Id phải thay đổi biến thiên theo biến đổi tín hiệu ngồi nhiên dịng Id lớn so với dịng nguồn tín hiệu vào người ta nói phần tử MOSFET khuyếch đại tín hiệu GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 33 Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện-Điện tử Dựa vào mạch nguyên lí nguyên lí hoạt động mạch cầu H ta có hoạt động mạch đảo chiều quay : + Khi gặt công tắc S1ở điểm với điểm có điện áp cấp vào cực G Q1 Q4 làm cho Q1 Q4 dẫn.Lúc điện áp cấp vào động DC làm động quay theo chiều thuận (chiều quy ước riêng).Mặt khác, Q2 Q3 khơng dẫn nên khơng có điện áp kích vào cực G Q2 Q3.Để đổi chiều động ta thực gạt công tác S1 theo chiều hở mạch ,tức chiều ngược lại với chiều ban đầu +Khi S1 đóng điểm với điểm có điện áp cấp vào cực G Q2 Q3 Làm cho Q2 Q3 dẫn ,Q1và Q4 không dẫn đồng thời làm cho động quay theo chiều ngược 3.4 Ưu điểm, nhược điểm mạch Ưu điểm: - Transistor lối có hai trạng thái (ON OFF) loại bỏ mát lượng đốt nóng hay lượng rò rỉ lối - Dải điều khiển rộng so với mạch điều chỉnh tuyến tính - Tốc độ mơ tơ quay nhanh cấp chuỗi xung điều chế theo kiểu PWM so với cấp điện áp tương đương với điện áp trung bình chuỗi xung PWM Nhược điểm: - Cần mạch điện tử bổ trợ - giá thành cao - Các xung kích lên 12 Volt gây nên tiếng ồn mô tơ không gắn chặt tiếng ồn tăng lên gặp phải trường hợp cộng hưởng vỏ - Ngoài việc dùng chuỗi xung điều chế PWM làm giảm tuổi thọ mô tơ GVHD: Trần Thị Ngoạt Trang 34 ... nghiệp Thông thường động điện chiều chạy tốc độ nối với nguồn điện, nhiên điều khiển tốc độ chiều quay động với hỗ trợ mạch điện tử Nhưng mạch điện tử thiết kế để điều chỉnh tốc độ động ? Để trả lời... Động điện chiều gồm loại sau đây: - Động điện chiều kích từ song song - Động điện chiều kích từ nối tiếp - Động điện chiều kích từ hỗn hợp 2.1.2 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều gồm có phần... ứng Eư: sức điện động 2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều 2.2.1 Khái niệm chung điểu khiển động điện chiều a) Định nghĩa: Điều chỉnh tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay