Giống như các loại động cơ điện khác, động cơ điện một chiều cũng gồm có stator và rotor….Động cơ ñiện một chiều gồm có stator, rotor, cổ góp và chổi ñiện. Stator: còn gọi là phần cảm, gồm dây quấn kích thích được quấn tập trung trên các cực từ stator. Các cực từ stator được ghép cách điện từ các lá thép kỹ thuật điện được dập định hình sẵn có bề dày 0,51mm, và được gắn trên gông từ bằng thép đúc, cũng chính là vỏ máy. Rotor: còn ñược gọi là phần ứng, gồm lõi thép phần ứng và dây quấn phần ứng. lõi thép phần ứng có hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật diện ghép cách điện với nhau. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, được đặt vào các rãnh trên lõi thép rotor. Các phần tử dây quấn rotor được nối tiếp nhau thông qua các lá góp trên cổ góp. Lõi thép phần ứng và cổ góp được cố định trên trục rotor. Cổ góp và chổi điện: làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện trong dây quấn phần ứng. Hình 1.2 Mặt cắt ngang trục máy điện một chiều 1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Dựa vào hình thức kích từ, người ta chia động cơ điện một chiều thành các loại sau: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ được lấy từ nguồn riêng biệt so với phần ứng. Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được tạo ra bằng nam châm vĩnh cữu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích thích vĩnh cửu. Động cơ điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ được nối song song với mạch phần ứng. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp. Trong đó, cuộn kích từ song song thường là cuộn chủ đạo. trình bày các loại động cơ điện một chiều. a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập b) Động cơ điện một chiều kích từ song song c) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp d) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp Hình 1.3 Các loại động cơ điện một chiều 1.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Ưu điểm cơ bản của động cơ điện một chiều so với các loại động cơ điện khác là khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ chế tạo. Do đó, trong điều kiện bình thường, đối với các cơ cấu có yêu cầu chất lượng điều chỉnh tốc độ cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta thường sử dụng động cơ điện một chiều. Có những cách sau đề điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều: • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách sử dụng điện trở. Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất giúp chúng ta có thể điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều. Chỉ cần mắc nối tiếp điện trở vào phần ứng, độ dốc của đường đặc tính sẽ giảm, số vòng quay giảm và tốc độ sẽ chậm đi tương ứng. • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển từ thông. Điều chỉnh từ thông hay còn được gọi là điều chỉnh momen điện từ và sức điện động của động cơ. Khi từ thông giảm thì tốc độ quay của động cơ sẽ tăng lên. Tuy nhiên, trên thực tế, phương pháp này ít được sử dụng vì khá khó để thực hiện • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển điện áp phần ứng. Chúng ta có thể lựa chọn điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ hoặc điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ. Khi thay đổi điện áp của phần ứng thì tốc độ quay của động cơ cũng thay đổi tương ứng. Đối với các hệ thống truyền động điện một chiều có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao thường sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Trong phạm vi đề tài này, xét khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập. nên chúng em đã lựa chọn phương pháp điều khiển điện áp phần ứng (mạch BUCK). 1 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG Hình 2.1 Sơ đồ khối 2.2 KHỐI NGUỒN Nguồn điện là thiết bị cung cấp năng lượng điện cho các tải. Chức năng chính của nguồn điện là cung cấp năng lượng cho mạch điện dưới dạng hiệu điện thế, tức là điện áp, đồng thời cung cấp nguồn cho các electron trong mạch điện. Nguồn điện phổ biến nhất là pin và điện lưới (nguồn điện chính. Pin tạo ra dòng điện một chiều (DC) trong khi lưới điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) 1. Nhiều hệ thống cũng sử dụng nguồn điện hoặc bộ chuyển đổi AC chuyển đổi một dạng năng lượng điện (thường là điện lưới) thành dạng khác phù hợp hơn cho một thiết bị cụ thể. Ví dụ: Trong đồ án này em dùng 2 bộ nguồn chính. Đầu tiên là nguồn 12V Dc thì em đã dùng bộ chuyển đổi từ nguồn 220V Ac sang nguồn 12V Dc. Tiếp theo là bộ nguồn 5V thì em dùng pin để cấp luôn cho mạch. 2.3 MẠCH CÔNG SUẤT 2.3.1 Giới thiệu về mạch xung áp Để cắt điện áp nguồn người ta thường dùng các khóa điện tử công suất vì chúng có đặc tính tương ứng với khóa lý tưởng, tức là khi khóa dẫn điện (đóng) điện trở của nó không có đáng kể, còn khi khóa bị ngắt (mở ra) điện trở của nó vô cùng lớn (điện áp trên tải sẽ bằng không). Trên hình là sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đường cong điện áp. Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và đường cong điện áp
TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Hiện nay động cơ Điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong các hệ thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ một chiều từ vài W đến hàng MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có thể đáp ứng yêu cầu mômen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ diện một chiều cũng dễ dàng đáp ứng với các truyền động trong khoảng điều khiển tốc độ rộng và đảo chiều nhanh với nhiều dặc tuyến quan hệ mômen – tốc độ
Trong Động cơ điện một chiều, bộ biến đổi điện chính là các mạch chỉnh lưu điều khiển Chỉnh lưu được dùng làm nguồn diều chỉnh điện áp phần ứng động cơ.Chỉnh lưu ở đây sử dụng chỉnh lưu dạng BUCK.
NGUYÊN LÝ CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Giống như các loại động cơ điện khác, động cơ điện một chiều cũng gồm có stator và rotor….Động cơ ủiện một chiều gồm cú stator, rotor, cổ gúp và chổi ủiện.Stator: còn gọi là phần cảm, gồm dây quấn kích thích được quấn tập trung trên các cực từ stator Các cực từ stator được ghép cách điện từ các lá thép kỹ thuật điện được dập định hình sẵn có bề dày 0,5-1mm, và được gắn trên gông từ bằng thép đúc, cũng chính là vỏ máy
Rotor: cũn ủược gọi là phần ứng, gồm lừi thộp phần ứng và dõy quấn phần ứng. lõi thép phần ứng có hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật diện ghép cách điện với nhau Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, được đặt vào các rãnh trên lõi thép rotor Các phần tử dây quấn rotor được nối tiếp nhau thông qua các lá góp trên cổ góp Lõi thép phần ứng và cổ góp được cố định trên trục rotor
Cổ góp và chổi điện: làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện trong dây quấn phần ứng.
Hình 1.2 Mặt cắt ngang trục máy điện một chiều
PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dựa vào hình thức kích từ, người ta chia động cơ điện một chiều thành các loại sau: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ được lấy từ nguồn riêng biệt so với phần ứng Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được tạo ra bằng nam châm vĩnh cữu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích thích vĩnh cửu Động cơ điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ được nối song song với mạch phần ứng Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp Trong đó, cuộn kích từ song song thường là cuộn chủ đạo trình bày các loại động cơ điện một chiều a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập b) Động cơ điện một chiều kích từ song song c) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp d) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
Hình 1.3 Các loại động cơ điện một chiều
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Ưu điểm cơ bản của động cơ điện một chiều so với các loại động cơ điện khác là khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ chế tạo Do đó, trong điều kiện bình thường, đối với các cơ cấu có yêu cầu chất lượng điều chỉnh tốc độ cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta thường sử dụng động cơ điện một chiều Có những cách sau đề điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều:
Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách sử dụng điện trở. Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất giúp chúng ta có thể điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều Chỉ cần mắc nối tiếp điện trở vào phần ứng, độ dốc của đường đặc tính sẽ giảm, số vòng quay giảm và tốc độ sẽ chậm đi tương ứng.
Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển từ thông Điều chỉnh từ thông hay còn được gọi là điều chỉnh momen điện từ và sức điện động của động cơ Khi từ thông giảm thì tốc độ quay của động cơ sẽ tăng lên Tuy nhiên, trên thực tế, phương pháp này ít được sử dụng vì khá khó để thực hiện
Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển điện áp phần ứng Chúng ta có thể lựa chọn điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ hoặc điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ Khi thay đổi điện áp của phần ứng thì tốc độ quay của động cơ cũng thay đổi tương ứng. Đối với các hệ thống truyền động điện một chiều có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao thường sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập Trong phạm vi đề tài này, xét khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập nên chúng em đã lựa chọn phương pháp điều khiển điện áp phần ứng (mạch BUCK).[ CITATION CÔN22 \l 1066 ]
XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠCH
SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG
KHỐI NGUỒN
Nguồn điện là thiết bị cung cấp năng lượng điện cho các tải Chức năng chính của nguồn điện là cung cấp năng lượng cho mạch điện dưới dạng hiệu điện thế, tức là điện áp, đồng thời cung cấp nguồn cho các electron trong mạch điện.
Nguồn điện phổ biến nhất là pin và điện lưới (nguồn điện chính Pin tạo ra dòng điện một chiều (DC) trong khi lưới điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) 1. Nhiều hệ thống cũng sử dụng nguồn điện hoặc bộ chuyển đổi AC chuyển đổi một dạng năng lượng điện (thường là điện lưới) thành dạng khác phù hợp hơn cho một thiết bị cụ thể.
Ví dụ: Trong đồ án này em dùng 2 bộ nguồn chính Đầu tiên là nguồn 12V Dc thì em đã dùng bộ chuyển đổi từ nguồn 220V Ac sang nguồn 12V Dc Tiếp theo là bộ nguồn 5V thì em dùng pin để cấp luôn cho mạch.
MẠCH CÔNG SUẤT
2.3.1 Giới thiệu về mạch xung áp Để cắt điện áp nguồn người ta thường dùng các khóa điện tử công suất vì chúng có đặc tính tương ứng với khóa lý tưởng, tức là khi khóa dẫn điện (đóng) điện trở của nó không có đáng kể, còn khi khóa bị ngắt (mở ra) điện trở của nó vô cùng lớn (điện áp trên tải sẽ bằng không) Trên hình là sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đường cong điện áp.
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý và đường cong điện áp
Các bộ băm áp một chiều thường gặp hiện nay là các bộ băm áp nối tiếp. Trong phần thiết kế này quan tâm nhiều đến các loại băm áp đó Trong khoảng thời gian 0 ÷ t1, khóa K đóng lại, điện áp trên tải U R sẽ có giá trị điện áp nguồn ( U R E) Còn trong khoảng t1 ÷ t2 thì khóa K mở ra và điện áp U R = 0.
Như vậy giá trị trung bình của điện áp trên tải sẽ là:
Ud : điện áp tải một chiều
U 1: điện áp nguồn cấp một chiều t 1: khoảng thời gian đóng khóa K
T ck: chu kì đóng cắt khóa K γ: độ rộng xung điện áp
Như vậy bộ biến đổi xung áp có khả năng điều chỉnh và ổn định điện áp ra trên phụ tải.
Nó có những ưu điểm cơ bản:
Hiệu suất cao vì tổn hao công suất trong bộ biến đổi không đánh kể so với các bộ biến đổi liên tục;
Độ chính xác cao cũng như ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường, vì yếu tố điều chỉnh là thời gian đóng khóa K mà không phải là giá trị điện trở của các phần tử điều chỉnh thường gặp trong các bộ biến đổi liên tục;
Chất lượng điện áp tốt hơn so với các bộ biến đổi liên tục;
Nhược điểm cơ bản của các bộ biến đổi xung áp là:
Cần có bộ lọc đầu ra, do đó làm tăng quán tính của các bộ biến đổi khi làm việc trong hệ thống kín;
Tần số đóng cắt lớn sẽ tạo ra nhiễu cho nguồn cũng như các thiết bị điều khiển. Đối với các bộ biến đổi công suất trung bình (hàng chục kW) và nhỏ (vài kW), người ta thường dùng các khóa điện tử là các bóng bán dẫn lưỡng cực IGBT. Trong trường hợp công suất lớn (vài trăm kW trở lên) người ta thường dùng GTO hoặc triristo Tùy thuộc đầu vào điện áp mà người ta chia ra: bộ biến đổi xung áp có đảo chiều và bộ biến đổi xung áp không đảo chiều.
Các bộ biên đổi xung áp một chiều có vai trò đặc biệt quan trọng trong phạm vi ứng dụng ngày càng to lớn Nếu điện áp xoay chiều có thể dùng máy biến áp để biến đổi điện áp thì điện áp một chiều bắt buộc phải dùng bộ biến đổi xung áp Các bộ biến đổi xung áp dần loại trừ các loại biến áp tần số thấp trong các bộ nguồn, dẫn đến kích thước các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ gọn Hai loại bộ biến đổi xung áp một chiều: các bộ băm xung áp (chopper) và các bộ biến đổi nguồn DC- DC. Ưu điểm:
Sử dụng các phần tử MOSFET, IGBT, đặt biệt là MOSFET, với các tần số đóng cắt cao, vài chục đến vài trăm kHz;
Nhờ tần số đóng cắt cao giảm được độ đập mạch của dòng điện, điện áp một chiều, tiến tới lý tưởng;
Kích thước các phần tử phản khác như điện cảm, tụ điện giảm đáng kể, giảm kích thước bộ biến đổi nói chung đến mức rất nhỏ;
Không dùng biến áp nguồn tần số thấp nữa Giảm tổn hao, tiết kiệm sắt thép.
Phát sinh nhiều vấn đề nghiên cứu.
Phần tử cơ bản là khóa điện tử V, là một van điều khiển hoàn toàn (GTO, IGBT, MOSFET, BJT), được mắc nối tiếp giữa tải và nguồn Diode D có vai trò quan trọng trong sự hoạt động của sơ đồ, gọi là diode không Diode này sẽ dẫn dòng tải V khóa.
Khi V thông thì: iR + L dt di = E
Khi V khóa thì: iR + L dt di =0
Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý
Từ 0 đến tx: V thông nối tải vào nguồn, Ut=E Từ tx đến T, V khóa lại, tải bị cắt khỏi nguồn, nếu tải có tính cảm, dòng tải tiếp tục duy trì qua Điôt, Ut=0
Chế độ dòng liên tục: i V = E
Chế độ dòng gián đoạn: i V = E
Tải có sức phẩn điện động
Khi V thông thì: iR + L dt di = E− E d
Khi V khóa thì: iR + L dt di =−E d
Chế độ dòng liên tục: i V = E − E d
Chế độ dòng gián đoạn: i V = ( E− E d )
Hình 2.7 Dòng liên tục và Dòng gián đoạn
Hình trên là đồ thị dòng điện liên tục và gián đoạn tương ứng với các công thức ở trên.
2.3.3 Các thiết bị dùng trong mạch xung áp a) IC XL4016
Hình 2.8 IC Xl4016[ CITATION XLS \l 1066 ] Điện áp vào chân V ¿rồi vào XL4016, từ V ¿điện áp đi qua các cổng khuếch đại, qua bộ khởi động start up và qua các bộ điều chỉnh tích hợp bên trong IC. Điện áp từ V ¿ cũng đi qua cực D của mosfet kênh P kí hiệu là PMOS Sau khi đi qua cổng khuếch đại thì điện áp đi qua cổng Latch sau đó có tín hiệu gửi đến bộ driver tích hợp trong IC.
Driver này có nhiệm vụ là một bộ trung gian để chuyển đổi các tín hiệu Khi tín hiệu các bộ khuếch đại, các tín hiệu răng cưa và tín hiệu từ Osoillator gửi đến driver thì driver sẽ tạo ra một xung với tần số đóng cắt thích hợp để mosfet hoạt động được. Ở đây thì tần số đóng cắt thích hợp là 180KHz. b) Thyristor
Thyristo là một phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp tiếp giáp p-n-p-n, tạo ra ba lớp tiếp giáp p-n Thyristor có ba cực anot, catot, cực điều khiển G Thyristor gồm có các trạng thái: mở, khóa và đóng Điều kiện để mở Thyristor là cần có U AK > 0 và có tín hiệu xung đưa vào cực điều khiển Điều kiện để đóng là đặt điện áp ngược lên A-K Hình dưới là ký hiệu của Thyristor
Hình 2.9 Ký hiệu Tryristor c) Cuộn cảm
Cuộn cảm là một linh kiện điện thụ động có chức năng lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường khi có dòng điện chạy qua nó Cuộn cảm chủ yếu được sử dụng để giảm hoặc điều khiển các xung điện bằng cách lưu trữ năng lượng tạm thời trong trường điện từ, sau đó giải phóng trở lại vào mạch
Chức năng chính của cuộn cảm là điều khiển tín hiệu và lưu trữ năng lượng. Cuộn dây trong cuộn cảm có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng Chức năng của cuộn cảm phụ thuộc vào tần số dòng điện chạy qua nó Nghĩa là, tín hiệu tần số cao hơn sẽ được truyền qua ít dễ dàng hơn và ngược lại Cuộn cảm được sử dụng trong nhiều ứng dụng như lọc tín hiệu, lọc nhiễu, ổn định dòng điện, triệt tiêu nhiễu sóng điện từ, điều chỉnh và chọn tần số trong mạch.
Hình 2.10 Cuộn cảm d) Tụ điện
Tụ điện có tên tiếng anh capacitor, là linh kiện điện điện tử thụ động, cấu thành từ 2 vật dẫn đặt ngăn cách nhau bởi 1 lớp cách điện (thường sử dụng giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica…) Khi điện thế tại 2 bề mặt chênh lệch, tại đó sẽ xuất hiện xuất hiện điện tích cùng điện lượng trái dấu nhau.
Thiết bị có tính cách điện 1 chiều nhưng vẫn cho phép dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp Tụ điện có thể sử dụng linh hoạt trong các mạch điện tử khác nhau như mạch tạo dao động, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều,…
Tụ điện có đơn vị là Fara, viết tắt l à F, được quy đổi theo mức thang đo lớn nhỏ như sau: 1 Fara: 1F = 10^(-6) MicroFara (μF) = 10F) = 10^(-9) Nano Fara (nF) 10^(-12) Pico Fara (pF)
2.3.4 Tính toán các phần tử
Mạch xung áp một chiều :
Hình 2.12 Mạch xung áp một chiều
Hình 2.13 Đồ thị xung của bộ xung áp một chiều
Bộ biến đổi xung áp (hình trên) cho phép điều chỉnh điện áp (Ut) lớn hơn hoặc nhỏ hơn điện áp vào (E) Van điện tử T được đóng mở nhờ tín hiệu điều khiển UG.Khi van dẫn điện, cuộn kháng K được tích một năng lượng nhất định từ nguồn E(dòng nạp cho cuộn kháng là dòng iL1) Tại thời điểm t1 van T bị khoá lại, sức điện động tự cảm của cuộn kháng L sẽ duy trì dòng qua cuộn kháng vẫn theo chiều cũ,năng lượng tích trữ trong cuộn kháng sẽ được nạp cho tải và tụ C (dòng iL2) Khi van T lại dẫn điện, tụ C sẽ phóng điện qua tải và duy trì cho điện áp trên tải là bằng phẳng, đồng thời cuộn kháng lại được tích năng lượng Đồ thị điện áp và dòng điện.
Tương ứng trong khoảng 0 t1, dòng qua van T là iT = iL1 Trong khoảng t1
T, dòng qua diode là ID = iL2.Điện áp trên cuộn kháng sẽ bằng E khi van T dẫn và khi van T khoá sẽ có giá trị là –U1
Khi van T dẫn, diode sẽ chịu một điện áp ngược:
Khi van T bị khoá, T sẽ có một điện áp thuận:
Hình 2.14 Sơ đồ thay thế của bộ xung áp
R 0 - Điện trở trong của nguồn;
E t - Nguồn do tụ C tạo ra
Giá trị của các điện trở tương đương trong sơ đồ thay thế sẽ là:
Từ sơ đồ thay thế ta rút ra:
MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Đây là bảng giao diện rơle 4 kênh 5V và mỗi kênh cần dòng trình điều khiển 15-20mA Nó có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị và thiết bị khác nhau với dòng điện lớn Nó được trang bị rơle dòng điện cao hoạt động dưới AC250V 10A hoặc DC30V 10A Nó có một giao diện tiêu chuẩn có thể được điều khiển trực tiếp bằng vi điều khiển.
Từ hình bên trên, ta có thể thấy rằng khi cổng tín hiệu ở mức thấp, đèn tín hiệu sẽ sáng lên và bộ ghép quang 817c (nó biến đổi tín hiệu điện bằng ánh sáng và có thể cách ly tín hiệu điện đầu vào và đầu ra) sẽ dẫn điện, sau đó bóng bán dẫn sẽ dẫn điện, cuộn dây rơle sẽ được điện khí hóa và tiếp điểm thường mở của rơle sẽ được đóng lại Khi cổng tín hiệu ở mức cao, tiếp điểm thường đóng của rơle sẽ bị đóng Vì vậy, bạn có thể kết nối và ngắt kết nối tải bằng cách kiểm soát mức của cổng tín hiệu điều khiển.
Hình 2.16 Mạch điều khiển[ CITATION adm \l 1066 ]
VCC: Điện áp cung cấp
IN1 - IN4: Cổng điều khiển rơle
J1 – J4: Cổng điều chỉnh phụ tải
MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1.1 Phần mềm mô phỏng proteus
Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, …
Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.
Hình 3.17 Giao diện phần mềm mô phỏng Proteus
Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi Điều Khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet, ngoài ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử.
ISIS đã được nghiên cứu và phát triển trong hơn 12 năm và có hơn 12000 người dùng trên khắp thế giới Sức mạnh của nó là có thể mô phỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ nào Sau đó, phần mềm ISIS có thể xuất file sang ARES hoặc các phần mềm vẽ mạch in khác.
Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm là hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta tùy chọn đường nét, màu sắc mạch điện, cũng như thiết kế theo các mạch mẫu (templates)
Những khả năng khác của ISIS là:
+ Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch;
+ Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng;
+ Xuất file thống kê linh kiện cho mạch;
+ Xuất ra file Netlist tương thích với các chương trình làm mạch in thông dụng;
+ Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiều công cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện có thể lên đến hàng ngàn linh kiện;
+ Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design);
+ Khả năng tự động đánh số linh kiện.
3.1.2 Mô phỏng trên phần mềm a) Mạch công suất
Sử dụng Proteus, ta xây dựng như hình
Hình 3.18 Mạch xung áp một chiều
Xây dựng mạch như trong hình ta sẽ đo được tín hiệu ra như hình dưới
Hình 3.19 Tín hiệu ra b) Mạch điều khiển
XÂY DỰNG MẠCH THỰC
Dựa trên số liệu và các thông số đã cho, chúng em đã xây dựng được mạch điều khiển như hình
Kết hợp với mạch điều khiển thì ta sẽ thu được mạch như hình
KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM
Động cơ chạy ổn định theo tín hiệu xung PWM Điện áp ra ổn định và có thể điều chỉnh từ 0.04 – 12V DC
Mạch điều khiển hoạt động tốt