Trung tâm đào tạo thiết kế vi mạch Semicon

Login

Username: Password:

Forgot your password? Forgot your username?
ĐĂNG KÝ TÀI KHOẢN ĐỂ TRUY CẬP NHIỀU TÀI LIỆU HƠN!

Create an account

Skip to content

Phần cứng điều khiển động cơ một chiều

Friday, 29 January 2016 16:52

Điều khiển động cơ một chiều – Điều khiển trực tiếp

Motor Động cơ một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều, động cơ sẽ quay khi có dòng điện một chiều đi qua. Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mooment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Động cơ một chiều sử dụng trong dân dùng thường chỉ hoạt động ở điện áp +24VDC trở lại, trong bài viết này Electronicvn sử dụng động cơ +12VDC có đảo chiều quay.

Phần chính gồm Stato (phần đứng yên) với các cực từ (bằng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện), Roto với các cuộn dây quấn, cổ góp cùng chổi điện…

Phần cứng không có đảo chiều

phần cứng động cơ một chiều
Chú ý: Ta có:

$U = L\frac{{di}}{{dt}}$

Khi ngắn mạch, $\frac{{di}}{{dt}}$ lớn, U phóng điện lớn.
Như vậy phải đảm bảo

${U_{CE\max }} < {U_{phong}} = L\frac{{di}}{{dt}}$

tinh-toan Tức là do tải có tính chất điện cảm (Cuộn dây động cơ L), nên về mặt lý ta phải mắc thêm một linh kiện có tính chất của diode song song với tải để tránh hiện tượng phóng điện làm hỏng khóa (Q). > Điều khiển có đảo chiều:
Với các động cơ một chiều có thể đảo chiều quay, khi ta cấp dòng theo chiều ngược lại với chiều đang được cấp dòng thì động cơ sẽ đảo chiều quay. Tuy nhiên chú ý phải dừng động cơ, đợi trễ rồi mới đảo chiều quay nếu không sẽ bị giật (rung lắc mạnh) ảnh hưởng tới mạch.

Phần cứng đảo chiều động cơ

Cầu h đảo chiều động cơ một chiều
Khi tác động điều khiển chiều quay động cơ Thuận hay nghịch, ta mở chéo dẫn thông các cặp khóa (K1 và K4) hoặc (K2 và K3).

Chú ý:
– Tác động nhầm khóa sẽ dẫn đến thông dòng thẳng từ nguồn xuống GND gây chập mạch.
– Ta nên để thời gian trễ khi tác động các cặp khóa cỡ vài chục ms, ví dụ để tác động động cơ quay thuận ta thực hiện 3 thao tác: mở K1 trễ mở K4

Chú ý: Mã điều khiển theo sơ đồ trên như sau:

DC-4 P2.3	DC-3 P2.2	DC-2 P2.1	DC-1 P2.0	Trạng thái Động cơ một chiều
0	0	1	1	Quay thuận
1	1	0	0	Quay nghịch
1	0	1	0	Dừng

Kỹ thuật điều chỉnh tốc độ

Để thay đổi tốc độ ta sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM, hoạt động dự theo nguyên tắc cấp nguồn cho mô tơ bằng chuỗi xung đóng mở với tốc độ nhanh. Nguồn một chiều được chuyển đổi thành tín hiệu xung vuông rồi cấp cho động cơ. Dòng điều khiển tốc đố quay sẽ là đường điện áp trung bình của dãy xung này.

PWM_duty_cycle

Nếu tần số chuyển đổi mạch đủ lớn mơ tơ sẽ chạy với tốc độ đều đặn phụ thuộc vào mô men của trục quay. Với phương pháp PWM điều chỉnh tốc độ của mô tơ thông qua việc điều chế độ rộng của xung, tức là thời gian “đầy xung” (“ON”) của chuỗi xung vuông cấp cho mô tơ. Việc điều chỉnh này sẽ tác động đến công suất trung bình cấp cho mô tơ và do đó sẽ thay đổi tốc độ của mô tơ cần điều khiển.

Như hình trên, với dãy xung điều khiển trên cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên động cơ sẽ chậm. Nếu đọ rộng xung ON càng lớn (dãy xung thứ 2 và thứ 3) động cơ một chiều chạy càng nhanh. Cụ thể, muốn thay đổi tốc độ ta sử dụng Timer cấp điện đóng mở các cặp khóa theo dạng xung với chu kỳ cố định.

– Muốn tăng tốc động cơ ta cho tác động sườn dương nhiều, sườn âm ít.
– Muốn giảm tốc động cơ ta cho tác động sườn dương ít, sườn âm nhiều.

Điện áp điều khiển là đường trung bình của các xung phát ra, vì vậy khi thay đổi biên độ xung ta sẽ tạo ra sự thay đổi của đường điện áp trung bình theo ý muốn. Tuy nhiên phương pháp này tỏ ra không hiệu quả vì đã tiêu tốn 2 Timer để phát xung, ở các thế hệ vi xử lý sau này như AVR nhà chế tạo đã cung cấp sẵn bộ PWM cho mục đính này. Vì vậy nếu muốn điều khiển tốc độ động cơ một chiều, bận nên sử dụng lại vi xử lý khác.

Thiết kế phần cứng

Giả sử đề bài: Thiết kế hệ thống khởi dộng và đảo chiều quay động cơ điện một chiều, sử dụng 3 phím bấm cho 3 nhiệm vụ: quay thuận, quay nghịch, dừng.
Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ một chiều
Đây là sơ đồ đơn giản hóa giúp các bạn dễ hình dung phần cứng. Các bạn có thể lắp ráp linh kiện để chạy từng bài nếu bạn chỉ có một bài toán nhỏ.