CHƯƠNG 3 THIẾT kế MẠCH PHẦN CỨNG

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG I Mạch tạo xung vuông TR Q VCC R Xung vuông tạo từ IC LM555 DIS CV THR GND LM555 - Thời gian có xung xác đònh thời RC mạch - Vcc (chân số 8): IC 555 hoạt động an toàn với V cc từ 5V đến 15V Khả dòng áp ngõ tăng rõ rệt theo Vcc - Ra (chân số 3): Dòng áp phụ thuộc vào nguồn V cc bão hòa Transistor bên IC 555 Ở Vcc=5V mức thấp khoảng 0.25V dòng nhận mA, mức cao khoảng 3.3V Ở V cc=12V, Io=200mA, điện áp tăng lên vài volt - Điện điều chỉnh Vc (chân 5): ngõ không dùng, thường rẽ dòng tụ 0.1µF để làm giảm ảnh hưởng nhiễu - Nảy (chân 2): IC 555 nảy điện ngõ nảy từ 1/3V cc xuống mức Sự nảy nhạy cảm với mức nên dạng sóng thay đổi chậm, tín hiệu nảy phải ngắn thời gian xung để IC 555 nảy lại - Thềm ngưỡng (chân 8): đặt điện áp 2/3 Vcc - RESET (chân 4): không dùng Reset, nên nối lên nguồn V cc để tránh mạch bò reset nhiễu Xả: tụ xả qua ngõ chân số - Mạch tạo xung dạng Astable: TR Q VCC R VCC U2 LM555 THR R1 R-VAR C2 1uF CV GND DIS C1 1U Hoạt động: Khi Vo mức cao, tụ C nạp qua R từ ngõ V c=2/3Vcc so - sánh tác động làm V0 xuống mức thấp Tụ C xả qua R ngõ làm V c giảm Khi Vc=1/3Vcc so sánh tác - động làm V0 lên mức cao - Và tụ C lại nạp qua R trình lặp lại liên tục để tạo xung - Do tụ C nạp xả với thời nên độ rộng phần có xung với độ rộng phần không xung Chu kỳ dao động: T = - Nhược điểm mạch là: Độ ổn đònh không cao (do nạp xả qua ngõ ra) R.C → f= - RC Để có tần số f = kHz - Chọn C = 1µF ⇒ R = 707 Ω → dùng biến trở 2k Dạng xung Vc1 Vout II Mạch kích động bước: Ta có sơ đồ mạch kích: Q0 Q1 Q2 Q3 Để tạo xung kích trên, ta cho xung vuông tạo từ IC LM555 vào mạch kích hai IC 7474 để dòch xung theo bước, đáp ứng nhu cầu cần dùng Sau sơ đồ mạch kích động bước: VCC VCC VCC TR Q U2 LM555 THR R1 R-VAR S C1 1D R 10 11 12 13 GND 7474 S 14 U4 VCC C1 1D R 10 11 12 13 LED D2 LED R2 D3 GND 7474 C2 1uF CV GND DIS VCC 470 R VCC U3 14 D1 2 S1 SWITCH LED C1 1U D4 LED Hoạt động: Xung vuông từ IC LM555 dùng làm xung CK cho hai IC 7474 kích theo kiểu đếm xong xong không đầy đủ: 0000 _1000 _0100 _0010 _0001 _1000 _ … III Mạch điều khiển động bước Sơ đồ mạch động lực 24V 24V B688 Q6 R5 330 R8 4.7k 1U D438 D4 R4 1U Q3 Cuộn dây ĐC Q4 D718 10k C2 D6 D1N4007 D3 D438 D2 C1 Q1 1k D1N4007 24V D5 Q2 B560 R1 Xung từ mạch kích 15 10k D1 D1N4007 R3 R7 3.3K R2 D1N4007 Q5 B560 2 24V Mạch nguyên lý Phân tích thiết kế a Nguyên lý • Khi ngõ vào mức +5V Q6 dẫn, Q4 tắt • Khi ngõ vào mức 0V Q6 tắt, Q4 dẫn • Các transistor công suất không dẫn đồng thời giai đoạn chuyển tiếp Các tụ điện C1, C2 thêm vào nhằm mục đích tránh tượng trùng dẫn cho transistor công suất • Trên sơ đồ khối điều khiển công suất cho pha động bước Khi điều khiển động bước cần khối động bước điều khiển pha b Tính toán Nguồn cung cấp Vcc= 24V Ngõ vào lấy từ mạch kích xung động bước giới thiệu  Q1 trạng thái bão hòa: I cQ1 = Vcc − Vce sat 24 − 0.8 = = 4.93mA R2 4.7 K Dòng IB cấn thiết để Q1 bão hoà là: I CQ1 h fe max ≤ IB ≤ I CQ1 h fe 8.80µA ≤ IB ≤ 82µA Điện trở cực B cần thiết để Q1 bão hòa là: 8.5kΩ ≤ Rb ≤ 79.5kΩ ⇒ chọn Rb = 10kΩ  Phương trình nạp xả tụ: Phương trình nạp: ( U ( t ) = VCC − e t / RC ) Phương trình xả: U ( t ) = U e t / RC  Khi Q1 tắt tụ C1 nạp qua R2=4.7k R3=10k τ1=14,7.103.10-6=14,7ms Đạt xác lập t = 3.τ1 = 44.1ms Khi Q1 dẫn bão hòa, tụ C1 xả qua R3 = 10k xuống mass điện áp cực B Q2 có dạng sau: Điện áp cực B Q2  Khi Q1 tắt tụ C2 nạp qua R2=4,7k τ2 = 4,7.103.10-6 = 4,7ms Đạt xác lập t = 3.τ2 = 14.1ms Khi Q1 dẫn bão hòa, tụ C2 xả thẳng xuống mass điện áp cực B Q3 có dạng sau: Điện áp cực B Q2  Tính toán cho Q2: Q2 dẫn bão hòa VB2 > VE2 Khi Q2 tắt, VE2 = VCC – (R5 + R4)ICBO R + R5 > VCC 24V = = 34Ω I C max 0.7 A a Dòng qua transistor công suất Dòng qua transistor công suất có dạng xung vuông sau: T TON Dòng qua transistor công suất Trò trung bình điện áp tải: U tb = Ton U T Theo sơ đồ xung kích động Ton = 1/ T Utb = 1/4.24 = 6V Dòng trung bình qua transistor công suất: I tb = U tb = = 0.67 A R 5+ ⇒Thoả điều kiện hạn dòng động (0.75A)  Tính toán công suất cho transistor: Công suất tiêu tán trung bình transistor: Ptb = R.I2 = (5+4) (0.67)2 = 4.04 (W): nhỏ so với công suất cực đại transistor nên linh kiện bảo vệ an toàn 3 Khối mạch kích động bước ng với xung kích cho động bước ta có khối mạch điều khiển động bước sau: IV Mạch điều khiển động DC Sơ đồ điều khiển 24V Q5 A671 Q3 U1 1N4007 R14 R9 1N4007 120K A671 Q6 U3 2 2 R2 R10 2.2k R5 2.2K 1 JP4 4N35 4N35 Q1 C828 470k 220 5 D4 1 120k B688 3 D3 B688 Q4 R7 3 5V D1 1N4007 MOTOR DC 5V HEADER 24V U2 R13 24V 120k D6 Q9 Q8 D718 Q10 D718 1N4007 D2 R11 1k 220 H1061 1N4007 1k 1 R6 1N4007 D5 Q7 H1061 1 470k R8 Q2 C828 2 4N35 R4 U4 4N35 R12 120k Nguyên lý hoạt động Khối có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển tín hiệu điều rộng xung từ PLC để lái họat động động Khối thiết kế theo nguyên lý chopper sử dụng mạch cách ly để đãm bảo an toàn mạch hoạt động cấp điện áp khác - Tín hiệu điều khiển mạch động lực: tín hiệu từ khối điều khiển:tín hiệu điều rộng xung lấy từ PLC tin hiệu đảo chiều quay động - Để thực cách điều khiển này, ta xuất hai xung điều rộng từ PLC với độ rộng khác Một xung điều khiển động quay thuận xung lại điều khiển động quay ngược Các tín hiệu sau qua khối xung kích tác động lên công tắt bán dẫn - ta sử dụng điện trở 470k Ω vừa làm điện trở kéo lên nguồn vừa làm điện trở phân cực cho transistor C828 Khi tín hiệu chọn chiều quay cho phép (mức1 ) tín hiệu điều rộng xung đưa tùy theo tín hiệu chiều rộng xung, transistor phân cực thuận cho phép dòng điện qua làm tín hiệu kích Optotransistor Khi tín hiệu chọn chiều quay thuận tích cực mức 1, tín hiệu mức • cao Opto-transistor U1VÀ U4 kích tác động lên van dẫn (Q9,Q10, ) và(Q3,Q4, ) làm cho động quay theo chiều thuận Khi tín hiệu chọn chiều quay ngược tích cực mức 1,thì cho phép tín • hiệu điều động xung qua Khi Opto-transistor U U3 kích tác động lên van dẫn (Q5,Q6, ) và(Q7,Q8, ) điều khiển đảo chiều điện áp làm cho động quay theo chiều nghòch trường hợp động quay thuận hay nghòch biểu thức tính điện áp trung bình cấp cho phần ứng động : T 1 Utt = ∫ Udt = T0 T Với : TON ∫ Udt = TON U T T: chu kỳ xung điều rộng [...]... Khối này có nhiệm vụ nhận các tín hiệu điều khiển và tín hiệu điều rộng xung từ PLC để lái họat động của động cơ Khối này được thiết kế theo nguyên lý chopper sử dụng mạch cách ly để đãm bảo an toàn vì mạch này hoạt động ở những cấp điện áp khác nhau - Tín hiệu điều khiển mạch động lực: là 2 tín hiệu từ khối điều khiển:tín hiệu điều rộng xung lấy từ PLC và tin hiệu đảo chiều quay của động cơ - Để... mức 1, thì tín hiệu ở mức • cao các Opto-transistor U1VÀ U4 được kích sẽ tác động lên các van dẫn (Q9,Q10, ) và(Q3,Q4, ) làm cho động cơ quay theo chiều thuận Khi tín hiệu chọn chiều quay ngược tích cực mức 1,thì cho phép tín • hiệu điều động xung qua Khi đó các Opto-transistor U 2 và U3 được kích sẽ tác động lên các van dẫn (Q5,Q6, ) và(Q7,Q8, ) điều khiển đảo chiều điện áp làm cho động cơ quay theo... các van dẫn (Q5,Q6, ) và(Q7,Q8, ) điều khiển đảo chiều điện áp làm cho động cơ quay theo chiều nghòch trong cả 2 trường hợp động cơ quay thuận hay nghòch thì biểu thức tính điện áp trung bình cấp cho phần ứng động cơ là : T 1 1 Utt = ∫ Udt = T0 T Với : TON ∫ Udt = 0 TON U T T: chu kỳ xung điều rộng ... III Mạch điều khiển động bước Sơ đồ mạch động lực 24V 24V B688 Q6 R5 33 0 R8 4.7k 1U D 438 D4 R4 1U Q3 Cuộn dây ĐC Q4 D718 10k C2 D6 D1N4007 D3 D 438 D2 C1 Q1 1k D1N4007 24V D5 Q2 B560 R1 Xung từ mạch. .. R14 R9 1N4007 120K A671 Q6 U3 2 2 R2 R10 2.2k R5 2.2K 1 JP4 4N35 4N35 Q1 C828 470k 220 5 D4 1 120k B688 3 D3 B688 Q4 R7 3 5V D1 1N4007 MOTOR DC 5V HEADER 24V U2 R 13 24V 120k D6 Q9 Q8 D718 Q10... D1N4007 24V D5 Q2 B560 R1 Xung từ mạch kích 15 10k D1 D1N4007 R3 R7 3. 3K R2 D1N4007 Q5 B560 2 24V Mạch nguyên lý Phân tích thiết kế a Nguyên lý • Khi ngõ vào mức +5V Q6 dẫn, Q4 tắt • Khi ngõ vào