Điều khiển tốc độ động cơ một chiều

Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Op-Amp số mạch ứng dụng Mạch khuếch đại thuật toán ( operational amplifier), thường gọi tắt Op-Amp mạch khuếch đại chiều nối tầng trực tiếp với hệ số khuếch đại cao, có đầu vào vi sai, thông thường có đầu đơn Trong ứng dụng thông thường, đầu điều khiển mạch hồi tiếp âm cho xác định độ lợi đầu ra, tổng trở đầu vào tổng trở đầu Các mạch khuếch đại thuật toán có ứng dụng trải rộng nhiều thiết bị điện tử thời từ thiết bị điện tử dân dụng, công nghiệp khoa học Các mạch khuếch đại thuật toán thông dụng có giá bán rẻ Các thiết kế đại điện tử hóa chặt chẽ trước đây, số thiết kế cho phép mạch điện chịu đựng tình trạng ngắn mạch đầu mà không làm hư hỏng Ký hiệu Ký hiệu mạch điện mạch khuếch đại thuật toán sau: Hình 1: Ký hiệu Op-Amp Trong đó: − V+: Đầu vào không đảo − V−: Đầu vào đảo − Vout: Đầu − VS+: Nguồn cung cấp điện dương − VS−: Nguồn cung cấp điện âm GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Các chân cấp nguồn (VS+ and VS−) ký hiệu nhiều cách khác Cho dù vậy, chúng có chức cũ Thông thường chân thường vẽ dồn góc trái sơ đồ với hệ thống cấp nguồn cho vẽ rõ ràng Một số sơ đồ người ta giản lược lại, không vẽ phần cấp nguồn Vị trí đầu vào đảo đầu vào không đảo hoán chuyển cho cần thiết Nhưng chân cấp nguồn thường không đảo ngược lại 1.1.1 Cấu tạo Op-Amp Op-Amps lý tưởng có cấu tạo hình vẽ Hình 2: Cấu tạo Op-Amp Khối 1: Đây tầng khuếch đại vi sai (Differential Amplifier), nhiệm vụ khuếch đại độ sai lệch tín hiệu hai ngõ vào v+ v- Nó hội đủ ưu điểm mạch khuếch đại vi sai như: độ miễn nhiễu cao; khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm; tổng trở ngõ vào lớn Khối 2: Tầng khuếch đại trung gian, bao gồm nhiều tầng khuếch đại vi sai mắc nối tiếp tạo nên mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại lớn, nhằm tăng độ nhay cho Op-Amps Trong tẩng có tầng dịch mức DC để đặt mức phân cực DC ngõ Khối 3: Đây tầng khuếch đại đệm, tần nhằm tăng dòng cung cấp tải, giảm tổng trở ngõ giúp Op-Amps phối hợp dễ dàng với nhiều dạng tải khác GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 1.1.2.Nguyên lý làm việc Op-Amp Dựa vào ký hiệu Op-Amps ta có đáp ứng tín hiệu ngõ Vo theo cách đưa tín hiệu ngõ vào sau: − Đưa tín hiệu vào ngõ vào đảo, ngõ vào không đảo nối mass: Vout = Av0.V+ − Đưa tín hiệu vào ngõ vào không đảo, ngõ vào đảo nối mass: Vout = Av0.V− Đưa tín hiệu vào thời hai ngõ vào (tín hiệu vào vi sai so với mass): Vout = Av0.(V+-V-) = Av0.(ΔVin) Để việc khảo sát mang tính tổng quan, xét trường hợp tín hiệu vào vi sai so với mass (lúc cần cho hai ngõ vào nối mass ta có hai trường hợp kia) Op-Amps có đặc tính truyền đạt hình sau: Hình 3: Đặc tuyến Op-Amp Trên đặc tính thể rõ vùng: − Vùng khuếch đại tuyến tính: vùng điện áp ngõ Vo tỉ lệ với tín hiệu ngõ vào theo quan hệ tuyến tính Nếu sử dụng mạch khuếch đại điện áp vòng hở (Open Loop) vùng nằm khoảng bé − Vùng bão hoà dương: bất chấp tín hiệu ngõ vào ngõ +Vcc − Vùng bão hoà âm: bất chấp tín hiệu ngõ vào ngõ -Vcc GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 1.1.3 Các dạng mạch Op-Amp − Mạch khuếch đại đảo Tín hiệu ngõ đảo pha so với tín hiệu ngõ vào Hình 4: Mạch khuếch đại đảo Op-Amp − Mạch khuếch đại không đảo Hình 5: Mạch khuếch đại không đảo Op-Amp Mạch theo điện áp Mạch không khuếch đại điện áp, khuếch đại dòng Hình 6: Mạch khuếch đại điện áp Op-Amp − Mạch cộng đảo Tín hiệu ngõ tổng thành phần ngõ vào trái dấu GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Hình 7: Mạch cộng đảo Op-Amp − Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ) Mạch khuếch đại hai tín hiệu ngõ vào có sai lệch điện áp Hình 8: Mạch khuếch đại vi sai Op-Amp − Mạch tích phân Tín hiệu ngõ tích phân tín hiệu ngõ vào Hình 9: Mạch tích phân Op-Amp − Mạch vi phân Tín hiệu ngõ vi phân tín hiệu ngõ vào GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Hình 10: Mạch vi phân Op-Amp − Mạch tạo hàm mũ Hình 11: Mạch tạo hàm mũ Op-Amp − Mạch tạo hàm logarith Hình 12: Mạch tạo hàm logarith Op-Amp 1.2.Mosfet Mosfet Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) Transistor đặc biệt có cấu tạo hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa hiệu ứng từ trường để tạo dòng điện, linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại nguồn tín hiệu yếu, Mosfet sử dụng nhiều mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 1.2.1.Cấu tạo ký hiệu Mosfet Hình 13: Ký hiệu sơ đồ chân tương đương Mosfet Transistor Cấu tạo Mosfet Cấu tạo Mosfet ngược Kênh N G : Gate gọi cực cổng S : Source gọi cực nguồn D : Drain gọi cực máng Hình 14: Cấu tạo Mosfet Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt bán dẫn N, hai lớp P-N cách điện lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P nối thành cực D cực S, bán dẫn N nối với lớp màng mỏng sau dấu thành cực G Mosfet có điện trở cực G với cực S cực G với cực D vô lớn , điện trở cực D cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch cực G cực S ( UGS ) Khi điện áp UGS = điện trở RDS lớn, điện áp UGS > => hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS lớn điện trở RDS nhỏ GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 1.2.2.Nguyên lý làm việc Mosfet Mạch điện thí nghiệm Hình 15: Mạch thí nghiệm hoạt động Mosfet Thí nghiệm : Cấp nguồn chiều UD qua bóng đèn D vào hai cực D S Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa dòng điện qua cực DS chân G không cấp điện Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q dẫn => bóng đèn D sáng Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích tụ C1 (tụ gốm) trì cho đèn Q dẫn => chứng tỏ dòng điện qua cực GS Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích tụ C1 giảm => UGS= 0V => đèn tắt => Từ thực nghiệm ta thấy : điện áp đặt vào chân G không tạo dòng GS Transistor thông thường mà điện áp tạo từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống 1.3.Cảm biến nhiệt độ Ic đo nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độchuyển thành tín hiệu điện dạng dòng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính nhạy bán dẫn với nhiệt độ, tạo điện áp dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Đo tín hiệu điện ta biết giá trị nhiệt độ cần đo Sự tác động nhiệt độ tạo điện tích tự lỗ trống bán dẫn Bằng phá vỡ phân tử, bứt electron thành dạng tự di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo xuất lỗ trống Làm cho tỉ lệ điện tử tự lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều CHƯƠNG II: THIẾT KẾ 2.1 Phương án thiết kế 2.1.1 Mô tả hoạt động Khi máy tính hoạt động thời gian dài nhiệt độ bên máy tăng Để đáp ứng nhu cầu làm mát máy tính quạt giải nhiệt phải quay với tốc độ tăng theo khoãng tăng nhiệt độ máy tính 2.1.2 Phương án thiết kế 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 vuông 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 đọ rộng xung , tức thời gian “đầy xung” (“on”) chuỗi xung vuông cấp cho động Việc điều chỉnh tác động đến công 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 GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 10 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 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 ( dãy xung thứ thứ 3) động DC chạy nhanh 2.1.3 Lựa chon thiết bị Để đáp ứng yêu cầu điều khiển động chiều theo nhiệt độ phương pháp điều chỉnh độ rộng xung, dùng làm quạt giải nhiệt cho máy tính để bàn Em lựa chọn thiết bị sau: Mosfet IRF520 kênh N Với VDSS lên đến 100V, giá trị điện trở RDS mosfet dẫn khoảng 0.3 ohm, chịu dòng 8A Hình 17: Hình dạng Mosfet IRF520 kênh N IC LM324 Hình dạng thực tế sơ đồ chân Hình 18: Hình dạng thực tế sơ đồ chân IC LM342 Lm324 gồm Op-Amp độc lập, độ khuếch đại cao, tần số dao động bên thiết kế riêng biệt để hoạt động nguồn cung cấp đơn toàn độ rộng dãi điện áp Vùng ứng dụng bao gồm: biến đổi khuếch đại, khối khuếch đại GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 11 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều DC, dòng tất Op-Amp thông thường Ngày vùng ứng dụng thực thi cách dễ dàng với hệ thống cung cấp nguồn đơn Đặc điểm: Tần số nội bù cho đơn vị khuếch đại Độ tăng ích điện áp DC lớn: 100dB Độ rộng băng tân: 1MHz Dãi điện áp cung cấp rộng: Nguồn đơn: 3V-32V Nguồn đôi: ±1.5V đến ±16V Dòng điện mang cung cấp thấp 700µA Điện áp bù đầu vào thấp 2mV Và dòng bù 5nA Vi sai điện áp đầu vào có độ rộng với điện áp cung cấp Tham chiếu đầu vào nối đất Phạm vi điện áp lớn: 0V đến V -1.5 DC IC LM358 Hình dạng thực tế sơ đồ chân Hình 19: Hình dạng thực tế sơ đồ chân IC LM358 Lm358 gồm Op-Amp độc lập, độ khuếch đại cao, tần số dao động bên thiết kế riêng biệt để hoạt động nguồn cung cấp đơn toàn độ rộng dãi điện áp Vùng ứng dụng bao gồm: biến đổi khuếch đại, khối khuếch đại DC, dòng tất Op-Amp thông thường Ngày vùng ứng dụng thực thi cách dễ dàng với hệ thống cung cấp nguồn đơn GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 12 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Đặc điểm: Độ tăng ích điện áp DC lớn: 100dB Tần số nội bù cho đơn vị khuếch đại Dãi điện áp cung cấp rộng: 3V-32V ( +_ 1.5V-16V) Tham chiếu đầu vào nối đất Phạm vi điện áp lớn: 0V DC đến Vcc -1.5 DC Kênh điện áp thích hợp cho vận hành dùng acquy Cảm biến nhiệt LM35 Hình 20: Hình dạng thực tế sơ đồ chân LM35 Ngõ điện áp Độ nhạy 10mv/1oC Sai số cực đại 1,5oC nhiệt độ lớn 100oC Phạm vi sử dụng: -55 đến 150oC Điện áp làm việc : 4v đến 30v Điện áp ngõ ra: -0.5mv(-50oC) đến 1.5v(150 oC) Hình dạng thực tế LM35 giống transistor, đóng gói chuẩn TO-92 chức chân lm35: +Vs: cấp nguồn dương (+4v-30v) Vout: điện áp ngõ Gnd: chân nối mass Quạt giải nhiệt ART 80mm, điện áp làm việc 12V, dòng tiêu thụ 0.14A GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 13 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 2.1.4 Lưu đồ Khối tạo xung tam giác Khối cảm biến Khối so sánh Khối khuếch đại Khối điều khiển Tải Hình 21: Lưu đồ 2.2.Thiết kế 2.2.1.Khối tạo xung tam giác Ta xem mạch tích phân sau Hình 22: Mạch tích phân tạo xung tam giác Giả sử thời điểm t = 0, SW vị trí (Ei = 15v) dòng điện qua R I= Ei − Vs R Dòng điện nạp vào tụ C để tạo Vo (giảm dần) GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 14 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều I =C⋅ dVc Ei − Vs dVc Ei − Vs Vs − Vo = = >0⇒ = dt R dt R ⋅C t ⇒ Vo = − (Ei − Vs ) ⋅ t + Vs; R ⋅C với Ei trị đại số Giả sử Vo = VLTP ta chuyển SW sang vị trí 2, tụ C phóng điện nạp theo chiều ngược lại để tạo Vo (dương dần) dVc dVc Vs − Ei Vo − Vs Vs − Ei =C⋅ ⇒ = = dt dt R ⋅C t R Vs − Ei ⋅ t + Vs ⇒ Vo = R ⋅C I= Khi Vo = VUTP ta chuyển SW sang vị trí Mạch tiếp tục hoạt động trước Hình 23: Hình dạng xung vào xung mạch tích phân Ðể tự động giao hoán tạo dòng cho tụ điện mạch tích phân, người ta dùng mạch so sánh mạch tích phân ghép với nhau; xong lấy ngõ mạch tích phân làm điện điều khiển cho mạch so sánh Toàn mạch có dạng hình GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 15 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Hình 24: Mạch tạo xung tam giác Ðể phân giải mạch ta ý ngõ mạch so sánh bảo hòa dương (+VSAT) v0 = VZ + 0.7v = V0 > Còn bảo hòa âm v0= -(VZ+0.7v) = -V0 < Ta có Vo − V V − V (t ) V V Vo V (t ) = ⇒ + = + R1 R2 R1 R R1 R ⇒ V1 = R1 R2 ⋅ Vo + ⋅ V (t ) R1 + R R1 + R V(t) = Vmax = VUTP V1 = Vr Vo = -Vo = -(VZ + VD) ⇒ Vr = − R2 R1 ⋅ Vo + ⋅ V max R1 + R R1 + R ⇒ V max = R1 + R R2 ⋅ Vr + ⋅ Vo R1 R1 Tương tự V(t) = Vmin = VLTP V1 = Vr V0 = +Vo = +(VZ+VD) ⇒ V = R1 + R R2 ⋅ Vr − ⋅ Vo R1 R1 Điện đỉnh – đỉnh tam giác V max − V = ⋅ R2 ⋅ Vo R1 Chú ý Vr = Vmax = -Vmin GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 16 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Xác định tần số Khi VS = 0, ta có i = dVc ; (Vc = −V (t )) dt Khi Vo = -Vo (đường tiến) ta có i=− Vo dV (t ) Vo V max − V ⇒ = = R RC T1 dt ⇒ T1 = R2 V max − V ⋅ RC = RC ⋅ Vo R1 Khi Vo = +Vo (đường giảm) ta có i=− Vo dV (t ) Vo V max − V ⇒ = = R dt RC T2 ⇒T2 = V max − V R2 ⋅ RC = RC ⋅ Vo R1 Chu kỳ dao động T = T + T = RC ⋅ R2 hay R1 f = R1 = T R RC Khi VS ≠ Khi v0 = -V0 (đường tiến) ta có: R2 dV (t ) Vo + Vs V max − V − Vo − Vs R1 ⋅ RC i= ⇒ = = ⇒ T1 = R dt RC T1 Vo + Vs 2Vo ⋅ Khi Vo = +Vo (đường giảm) ta có R2 Vo − Vs dV (t ) Vo − Vs V max − V R1 ⋅ RC i= ⇒ =− = ⇒ T2 = R dt RC T2 Vo − Vs 2Vo ⋅ Chu kỳ dao động T = T1 + T = RC ⋅ R ⎛ Vo ⋅ ⎜⎜ 2 R1 ⎝ Vo − Vs ⎞ ⎟⎟ ⎠ Tần số dao động ⎡ ⎛ Vs ⎞ ⎤ R1 f = = ⋅ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ T R ⋅ RC ⎢⎣ ⎝ Vo ⎠ ⎥⎦ GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 17 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Khối tạo xung tam giác mạch có sơ đồ hình Hình 25: Sơ đồ khối tạo xung tam giác Để tạo xung tam giác có tần số 400HZ, chọn R1 = R2 = R3 = R4 = 100k, R5 =47k, C1= 0.01uF, mạch đươc cấp nguồ đơn +12V ⇒ Vref = +Vcc R2 100 = 12 ⋅ = 6V R1 + R 200 ⎡ ⎛ Vs ⎞ ⎤ R3 ⋅ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ Tần số dao động xung tam giác f = ⋅ R5 ⋅ R ⋅ C1 ⎣⎢ ⎝ Vo ⎠ ⎦⎥ ⎡ ⎛6⎞ ⎤ 100 ⋅10 1 ⇒ f = = ⋅ 0.75 ⋅ − ⎟ ⎜ ⎢ ⎥ ⋅ 47 ⋅10 ⋅100 ⋅10 ⋅ 0.01 ⋅10 −6 ⎣⎢ ⎝ 12 ⎠ ⎦⎥ ⋅ 47 ⋅ 0.01 ⋅10 −3 ⇒ f = 398.9 HZ ≈ 400 HZ ⇒ V max = R3 + R5 R5 147 47 ⋅ Vr + ⋅ (− Vcc ) = ⋅6 + ⋅ = 8.82V R3 R3 100 100 ⇒ V = R3 + R5 R5 ⋅ Vr − ⋅ (+ Vcc R3 R3 )= 147 47 ⋅6 − ⋅ 12 = 18 V 100 100 Điện đỉnh – đỉnh tam giác V max − V = 82 − 18 = 64 V GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 18 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 2.2.2.Khối khuyếch đại áp từ cảm biến nhiệt Hình 26: Sơ đồ khối khuếch đại điện áp Giả sử áp chân VL, áp chân VIN Tại chân số ta có V + = R7 ⋅ VL R6 + R7 Tại chân số ta có V − = R10 ⋅ VIN R10 + RV Đối với Op-Amp lý tưởng V+=V⇒ R7 R10 R7 R10 + RV ⋅ VL = ⋅ VIN ⇒ VIN = ⋅ ⋅ VL R6 + R7 R10 + RV R7 + R6 R10 Chọn R6=R7=R10=1k, RV1=50K vd : nhiệt độ 30 oC, ta có VL = 0.3 V, 51 ⋅ 0.3 = 7.65V VIN-MAX VR1=50k ⇒ VIN-MAX = ⋅ VIN-MIN VR1 = ⇒ VIN-MIN = ⋅ ⋅ 0.3 = 0.15V Khi nhiệt độ tăng, tùy vào giá trị VR1 (do người dùng chỉnh) ta có giá trị VIN khác nhau.Từ VIN đưa vào ngõ vào không đảo khối so sánh 2.2.3.Khối so sánh Hình 27: Khối so sánh GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 19 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Xung tam giác đưa vào ngõ vào đảo (chân số 6), VIN đưa vào ngõ vào không đảo (chân số 5) LM324 Tại ngõ (chân số 7) sóng vuông có Ton Toff thay đội theo nhiệt độ Nhiệt độ cao, thời gian Ton lớn ngược lại 2.2.4.Khối điều khiển Hình 28: Sơ đồ khối điều khiển Làm nhiệm vụ điều khiển động DC Mosfet IRF520, Mosfet IRF520 đóng vai trò công tắc bán dẫn, UGS>0 có dòng chạy từ +VCC qua động DC Mass Kết làm cho động chạy.Khi UGS =0 dòng chạy từ +VCC qua động Mass Kết động không chạy Động quay nhanh hay chậm phụ thuộc vào thời gian Ton dài hay ngắn điều chế từ khối so sánh 2.2.5.Nguyên lý hoạt động mạch Nhiệt độ mội trường ic cảm biến chuyển thành tín hiệu điện áp tương ứng, tín hiệu điện áp khuyếch đại lên khoảng 16 đến 17 lần sau đưa đến khối so sánh để so sánh với xung tam giác.từ ta điều chế xung vuông có Ton Toff thay đổi theo nhiệt độ.xung vuông đưa đến mosfet (mosfet làm nhiêm vụ công tắc bán dẫn) để điều khiển động DC GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 20 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Hình 29: Sơ đồ khối mạch điều khiển động chiều theo nhiệt độ 2.3 Thi công: Dụng cụ sử dụng • Đồng hồ VOM • Chì hàn • Các linh kiện • Mạch in • Các linh kiện Quá trình thi công: • Phân tích sơ đồ nguyên lý • Tiến hành gia công mạch • Lắp rắp kiểm tra hoạt động mạch GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 21 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều CHƯƠNG III: KẾT LUẬN Kết đạt Về : − Thiết kế hoàn chỉnh mạch điều khiển tốc đọ động chiều theo nhiệt độ − Nắm bắt hiểu kiến thức học Vấn đề tồn đọng : − Mô hình hoạt động hạn chế − Chưa ứng dụng rộng rải vào thực tế Hướng phát triển − Tìm hiểu tính chất điều khiển IC khác có tính ứng dụng cao gọn nhẹ , tổn hao lượng nguồn cung cấp − Nghiên cứu tìm hiểu nhiều Op-Amp (khối tạo xung tam giác) để việc điều khiển tốc tốc độ động DC chi tiết GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 22 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Danh sách tài liệu tham khảo Giáo trình kỹ thuật điện tử - nhà xuất giáo dục www.wikipedia.com (Op-Amp) www.scribd.com (chương 10 mạch dao động) http://www.solorb.com/elect/pwm/ (speed motor controller) www.nguyenvanbientbd47.110mb.com (Mosfet) GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều GVHD: Nguyễn Văn Cường Trang 23 SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ [...]... xung tam giác.từ đó ta sẽ điều chế được 1 xung vuông có Ton và Toff thay đổi theo nhiệt độ. xung vuông này sẽ được đưa đến mosfet (mosfet ở đây làm nhiêm vụ như 1 công tắc bán dẫn) để điều khiển động cơ DC GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 20 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Hình 29: Sơ đồ khối mạch điều khiển động cơ một chiều theo nhiệt độ 2.3 Thi công: Dụng cụ... mạch • Lắp rắp và kiểm tra hoạt động của mạch GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 21 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 1 Kết quả đạt được Về cơ bản : − Thiết kế hoàn chỉnh mạch điều khiển tốc đọ động cơ một chiều theo nhiệt độ − Nắm bắt và hiểu ra hơn kiến thức cơ bản đã học 2 Vấn đề tồn đọng : − Mô hình hoạt động còn hạn chế − Chưa ứng dụng... Trang 19 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Xung tam giác sẽ được đưa vào ngõ vào đảo (chân số 6), VIN sẽ được đưa vào ngõ vào không đảo (chân số 5) của LM324 Tại ngõ ra (chân số 7) sẽ là sóng vuông có Ton và Toff thay đội theo nhiệt độ Nhiệt độ càng cao, thời gian Ton càng lớn và ngược lại 2.2.4.Khối điều khiển Hình 28: Sơ đồ khối điều khiển Làm nhiệm vụ điều khiển động cơ DC ở đây là Mosfet... như 1 công tắc bán dẫn, khi UGS>0 thì có dòng chạy từ +VCC qua động cơ DC về Mass Kết quả làm cho động cơ chạy.Khi UGS =0 thì không có dòng chạy từ +VCC qua động cơ về Mass Kết quả động cơ không chạy Động cơ quay nhanh hay chậm phụ thuộc vào thời gian Ton dài hay ngắn điều chế được từ khối so sánh 2.2.5.Nguyên lý hoạt động của mạch Nhiệt độ mội trường sẽ được ic cảm biến chuyển thành tín hiệu điện áp... phát triển − Tìm hiểu hơn về tính chất điều khiển của IC khác có tính ứng dụng cao và gọn nhẹ , ít tổn hao năng lượng nguồn cung cấp − Nghiên cứu tìm hiểu nhiều hơn về Op-Amp (khối tạo xung tam giác) để việc điều khiển tốc tốc độ động cơ DC được chi tiết hơn GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 22 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Danh sách tài liệu tham khảo 1 Giáo... Vs V max − V min R1 ⋅ RC i= ⇒ =− = ⇒ T2 = R dt RC T2 Vo − Vs 2Vo ⋅ Chu kỳ dao động T = T1 + T 2 = 4 RC ⋅ R 2 ⎛ Vo 2 ⋅ ⎜⎜ 2 2 R1 ⎝ Vo − Vs ⎞ ⎟⎟ ⎠ Tần số dao động ⎡ ⎛ Vs ⎞ 2 ⎤ 1 R1 f = = ⋅ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ T 4 R 2 ⋅ RC ⎢⎣ ⎝ Vo ⎠ ⎥⎦ GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 17 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Khối tạo xung tam giác trong mạch có sơ đồ như hình dưới Hình 25: Sơ đồ...Trang 11 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều DC, dòng của tất cả Op-Amp thông thường Ngày nay vùng ứng dụng có thể thực thi một cách dễ dàng với hệ thống cung cấp nguồn đơn Đặc điểm: Tần số nội bù cho đơn vị khuếch đại Độ tăng ích điện áp DC lớn: 100dB Độ rộng băng tân: 1MHz Dãi điện áp cung cấp rộng: Nguồn đơn: 3V-32V Nguồn đôi:... biến đổi khuếch đại, khối khuếch đại DC, dòng của tất cả Op-Amp thông thường Ngày nay vùng ứng dụng có thể thực thi một cách dễ dàng với hệ thống cung cấp nguồn đơn GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 12 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Đặc điểm: Độ tăng ích điện áp DC lớn: 100dB Tần số nội bù cho đơn vị khuếch đại Dãi điện áp cung cấp rộng: 3V-32V ( hoặc +_ 1.5V-16V)... Quạt giải nhiệt ART 80mm, điện áp làm việc 12V, dòng tiêu thụ 0.14A GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 13 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều 2.1.4 Lưu đồ Khối tạo xung tam giác Khối cảm biến Khối so sánh Khối khuếch đại Khối điều khiển Tải Hình 21: Lưu đồ 2.2.Thiết kế 2.2.1.Khối tạo xung tam giác Ta xem mạch tích phân sau đây Hình 22: Mạch tích phân tạo xung tam giác... Trang 16 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Xác định tần số Khi VS = 0, ta có i = dVc ; (Vc = −V (t )) dt Khi Vo = -Vo (đường tiến) thì ta có i=− Vo dV (t ) Vo V max − V min ⇒ = = R RC T1 dt ⇒ T1 = R2 V max − V min ⋅ RC = 2 RC ⋅ Vo R1 Khi Vo = +Vo (đường giảm) thì ta có i=− Vo dV (t ) Vo V max − V min ⇒ = = R dt RC T2 ⇒T2 = V max − V min R2 ⋅ RC = 2 RC ⋅ Vo R1 Chu kỳ dao động T = T 1 + T 2 ... chuỗi xung vuông cấp cho động Việc điều chỉnh tác động đến công 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 GVHD: Nguyễn... Trang 10 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều 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 ( dãy xung thứ thứ 3) động DC chạy nhanh... (khối tạo xung tam giác) để việc điều khiển tốc tốc độ động DC chi tiết GVHD: Nguyễn Văn Cường SVTH: Nguyễn Hoàng Lâm Quang Hạ Trang 22 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ động chiều Danh sách tài liệu tham