Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mạch xung áp điều khiển tốc độ động cơ một chiều Uđm=220V , Pđm=200W, Iđm= 1 A, n=2000 vòngphút IC NE 555 và IC LM324 tạo xung ,băm xung PWM tùy chỉnh độ rộng xung thông qua biến trở và đưa xung vào kích mở FET.FET được kích mở bằng xung PWM làm thay đổi điện áp trung bình đặt vào động cơ làm thay đổi vận tốc của động cơ.
Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Mục lục CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lời nói đầu .3 1.2 Kế hoạch thực đồ án .4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU .6 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động điện chiều 2.1.1 Cấu tạo .6 2.1.2 Nguyên lý làm việc 2.2 Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều 2.3 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập 2.3.1 Phương trình đặc tính 2.3.2 Ảnh hưởng thông số tới tốc độ động 10 2.4 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ chiều kích từ độc lập 11 2.4.1 Khái niệm chung 11 2.4.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng .12 2.4.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông 13 2.4.4 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 14 2.5 Kết luận 16 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU BỘ BĂM XUNG ĐIỆN ÁP CHIỀU .17 3.1 Đặt vấn đề .17 3.2 Nguyên lí chung biến đổi xung áp chiều 17 3.2.1 Phương pháp thay đổi độ rộng xung 19 3.2.2 Phương pháp thay đổi tần số xung 19 3.2.3 Kết luận 19 3.3 Các dạng băm xung 20 3.3.1 Xung áp đảo dòng lớp B 20 3.3.2 Xung áp đảo áp lớp B 21 3.3.3 Xung áp song song 21 3.3.4 Xung áp nối tiếp .23 3.4 Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM 25 Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử 3.4.1 Giới thiệu phương pháp PWM 25 3.4.2 Nguyên lý phương pháp PWM 27 3.4.3 Các cách để tạo PWM để điều khiển 28 3.4.4 Một vài ứng dụng bật PWM 30 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH 33 4.1 Sơ đồ khối .33 4.2 Mạch lực .33 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý .33 4.2.2 Tính chọn thiết bị 34 4.3 Mạch điều khiển 36 4.3.1 Khâu tạo dao động tạo điện áp cưa 36 4.3.2 Khâu so sánh điện áp .38 4.4 Khối nguồn 39 4.5 Nguyên lý hoat động toàn mạch .40 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MẠCH 41 5.1 Sơ đồ toàn mạch 41 5.2 Sơ đồ Board mạch 42 5.3 Phương hướng phát triển đề tài 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lời nói đầu Điện tử công suất truyền động điện môn học hay lý thú, hút nhiều sinh viên theo đuổi Chúng em muốn tiếp cận hiểu sâu môn điện tử công suất truyền động điện.Vì vậy, đồ án mơn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng lý thuyết học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em nhận đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mạch xung áp điều khiển tốc độ động chiều Uđm=220V , Pđm=200W, Iđm= A, n=2000 vòng/phút ” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em chế tạo thành công điều khiển điện áp đáp ứng yêu cầu đề tài Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em gặp số vướng mắc lý thuyết khó khăn việc thi công sản phẩm Tuy nhiên, chúng em nhận giải đáp hướng dẫn kịp thời giáo "Nguyễn Phương Thảo", góp ý kiến bạn sinh viên lớp Được chúng em xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy cô giáo bạn đồ án sau Do kiến thức hạn chế nên trình thực đồ án chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, mong q thầy hội đồng bảo vệ bỏ qua có đóng góp ý kiến để chúng em hồn thiện đồ án tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử 1.2 Kế hoạch thực đồ án ST Tuần Công việc thực Người thực T 1 -Nhận đồ án Cả nhóm - Đưa ý tưởng thục 3+4 - Phân chia cơng việc - Tìm hiểu động điện chiều Huân sơ đồ mạch lực mạch điều khiển - Tìm kiếm linh kiện liên quan đến Huy đồ án - Đưa sở lí thuyết đồ án Cả nhóm - Xây dựng sơ đồ khối - Lựa chọn mạch lực, mạch điều 5+6 khiển - Thiết kế sơ đồ nguyên lí Cả nhóm - Tính chọn thơng số - Ráp mạch, khảo sát panel Cả nhóm - Đo đạc, kiểm tra tín hiệu - Tiến hành làm sản phẩm Cả nhóm - Lắp ráp - Chuẩn bị nội dung làm lí Cả nhóm thuyết - Chuẩn bị bảo vệ Cả nhóm Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày Tháng Năm CHỮ KÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU Hình 2.1: động điện chiều Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động điện chiều 2.1.1 Cấu tạo Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh phần động - Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: +) Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với +) Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với +) Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông +) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy +) Các phận khác: Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại - Phần quay hay rôto: Bao gồm phận sau Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử +) Phần sinh sức điện động gồm có: Mạch từ làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh để lồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với theo qui luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp trổi than làm than graphit ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo +) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto +) Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài Kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakelit +) Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng 2.1.2 Nguyên lý làm việc Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Hình 2.2: Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor Hình 2.3: Pha 2: Rotor tiếp tục quay Hình 2.4: Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha Khi cho điện áp chiều vào, dây quấn phần ứng có điện Các dẫn có dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp chiều dòng điện ngun làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng với suất điện động chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải, động chiều sđđ ngược chiều dòng điện Iư nên gọi sức phản điện động Khi ta có phương trình: 2.2 Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều - Phân loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ta có loại động điện chiều thường sử dụng: +) Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ +) Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng +) Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng +) Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng - Ưu nhược điểm động điện chiều Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản cơng suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Nhưng ưu điểm mà máy điện chiều khơng thể thiếu sản xuất đại Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử +) Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều khơng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao +) Nhược điểm chủ yếu động điện chiều có hệ thống cổ góp chổi than nên vận hành tin cậy khơng an tồn môi trường rung chấn, dễ cháy nổ 2.3 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập Đặc tính quan hệ tốc độ quay mômen (M) động Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông ) động vận hành chế độ định mức với đặc tính tự nhiên ( , ) Đặc tính nhân tạo động đặc tính ta thay đổi thông số nguồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động Để đánh giá, so sánh đặc tính người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính tính sau - lớn (đặc tính cứng) tốc độ thay đổi M thay đổi nhỏ (đặc tính mềm) tốc độ giảm nhiều M tăng, đặc tính tuyệt đối cứng 2.3.1 Phương trình đặc tính Trường hợp : (1) Trong đó: (2) : hệ số sức điện động động : số mạch nhánh song song cuộn dây : hệ số cấu tạo động : tốc độ góc tính rad/s : số đơi cực : số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng Thế (2) vào (1) ta có: (3) Hoặc: (4) Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi phương trình đặc tính điện Trang Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Mặt khác: M= M= K.Ф.(5) :là mômen điện từ động Suy ra: :là phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Hoặc: : tốc độ khơng tải lý tưởng đó: : độ sụt tốc độ 2.3.2 Ảnh hưởng thông số tới tốc độ động Từ phương trình đặc tính cơ: ta nhận thấy muốn thay đổi tốc độ ta thay đổi , Rf , U a Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const): Độ cứng đặc tính cơ: giảm Nếu R f lớn tốc độ động giảm đồng thời dòng ngắn mạch mơmen ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ b Trường hợp thay đổi U< Uđm Tốc độ không tải U K giảm độ cứng đặc tính 0 Khi thay đổi điện áp ta thu họ đường đặc tính song song Phương pháp sử dụng để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng khởi động c Ảnh hưởng từ thông: Muốn thay đổi ta thay đổi dòng kích từ Ikt tốc độ khơng tải tăng Độ cứng đặc tính cơ: giảm 2.4 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ chiều kích từ độc lập 2.4.1 Khái niệm chung 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 trở phụ, thay đổi từ thơng… Từ tạo đặc tính để có tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: Biến đổi thơng số phận khí tức biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động đến cấu máy sản suất 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 Trang 10 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử vng mà khơng cần phải tạo tín hiệu tam giác làm tích hợp sẵn hết ta việc lắp vào xong Ví dụ dùng dao động IC555: Hình 3.4.3b Mạch tạo xung đơn giản dùng NE555 Với tần số xác định f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nên cần điều chỉnh R2 thay đổi độ rộng xung dễ dàng Ngồi 555 nhiều IC tạo xung vuông khác c Tạo xung vuông phần mềm Đây cách ưu cách để tạo xung vuông Với tạo phần mềm cho độ xác cao tần số PWM Với lại mạch đơn giản nhiều Xung tạo dựa xung nhịp CPU 3.4.4 Một vài ứng dụng bật PWM a PWM điều khiển động Điều mà dễ nhận thấy PWM hay sử dụng động để điều khiển động nhanh , chậm, thuận , nghịch ổn định tốc độ cho Cái ứng dụng nhiều điều khiển động chiều, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động DC : Trang 30 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Hình 3.4.4a Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động DC Đây mạch đơn giản điều khiển động Nếu muốn điều khiển động quay thuận quay ngược phải dùng đến cầu H b Trong biến đổi xung áp Trong biến đổi xung áp PWM đặc biệt quan trọng việc điều chỉnh dòng điện điện áp tải Bộ biến đổi xung áp có nhiều loại biến đổi xung áp nối tiếp biến đổi xung áp song song Lấy mạch nguyên lý đơn giản nguồn Boot đơn giản Đây mạch nguyên lý Hình 3.4.4b Sơ đồ mạch nguyên lý mạch nguồn Boot Trang 31 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Đây nguyên lý mạch nguồn Boot Dùng xung điều khiển để tạo tích lũy lượng từ trường để tạo điện áp tải lớn điện áp vào Ngoài PWM sử dụng chuyển đổi DC -AC , hay biến tần, nghịch lưu Kết luận: Trong đồ án chúng em sử dụng phương pháp:"Tạo PWM phương pháp so sánh" Vì với tần số xác định là: f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) Nên cần điều chỉnh R2 thay đổi độ rộng xung dễ dàng Trang 32 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH 4.1 Sơ đồ khối KHỐI NGUỒN Uđ KHỐI ĐIỀU KHIỂN Uđk KHỐI CÔNG SUẤT Uư ĐỘNG CƠ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ Nguyên lý hoạt động : Khối nguồn cung cấp nguồn điện hoạt động cho toàn mạch bao gồm khối điều khiển, khối công suất động Trong khối điều khiển khối công suất sử dụng nguồn 12 VDC Động sử dụng nguồn 220 VDC Khối điều khiển khiển có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động Khối điều khiển cấp điện áp điều khiển cho khối công suất, khối cơng suất làm việc theo tín hiệu điều khiển nhận từ khối điều khiển sau điều khiển động 4.2 Mạch lực 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý Mạch công suất dùng MOSFET để băm xung cung cấp điện áp đặt vào động Ngoài sử dụng cầu chì để bảo vệ MOSTFET Trang 33 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Hình 4.2.1 Sơ đồ ngun lý mạch lực Mostfet đóng cắt nguồn động theo tín hiệu xung điện áp nhận từ mạch điều khiển.Từ thay đổi tốc độ động Cầu chì có tác dụng bảo vệ cho Mosfet có tượng áp xảy 4.2.2 Tính chọn thiết bị * Thơng số động - Điện áp định mức Udm = 220V - Dòng điện định mức Iđm = 3A - Tơc độ định mức n = 530v/p - Công suất định mức Pđm = 550W - Dòng làm việc động Ilv = Iđm = 3A - Dòng điện lúc khởi động Ikđ = 2Ilv = 2*3 = 6A - Chọn hệ số an toàn cho mạch kU = 1.5 kI=2.5 * Từ ta tính chọn thơng số MOSFET - Dòng điện làm việc mà van phải chịu Ilv (van) = kI*Ikđ = 2.5*6 = 15A - Điện áp chạy van Uv = kU Uđm = 1.5*220* =466.7 V Ta chọn van có Ulvvan ≥ 466.7 V => Van bán dẫn chọn IRF 460N Trang 34 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Động mạch loại động điện chiều có cơng suất 270W chọn van bán dẫn loại IRF 460N đóng ngắt dòng lên đến 37.5A đóng ngắt với tần số cao lên đến 1MHZ sau điện áp qua khâu so sánh có dạng xung vng cách thay đổi giá trị biến trở mà ta có thê thay đổi độ dẫn MOSFET từ thay đổi điện áp đầu hai đầu động * Một số thông số IRF 460 Thông số VDSS RDS Điện áp Min Max 500 đánh thủng Điện trở cực - VSD DS Điện áp VGS trước diode Điện áp cực 2,0 IDS Gate Dòng D-S - P cực đại Công suất cực đại 0.27 1,8 4,0 250 300 Đơn vị Điều kiện V VGS = 0V Ω ID = 1.0mA VGS = 10v V ID =14 A IS = 16 A V VGS = V VDS=VGS µA ID = 250µA VDS=400V W VGS=0 * Tính chọn cầu chì Icc ≥ (Ikđ / C) với Ikđ : dòng điện khởi động lớn động điện, theo tính tốn ta có Ikđ = A C: Bội số dòng điện mở máy động có dòng điện mở máy lớn nhất, với động ta sử dụng có thời gian khởi động ngắn (3÷10)s ta chọn bội số C=2,5 => Icc ≥ 5: 2,5=2 A Vậy ta chọn cầu chì có Icc ≥ 2A Trang 35 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử 4.3 Mạch điều khiển 4.3.1 Khâu tạo dao động tạo điện áp cưa Hình 4.3.1a Khâu tạo điện áp cưa mạch điều khiển Các chức NE555: + Là thiết bị tạo xung xác + Máy phát xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) Cấu trúc bên NE555 tương đương với 20 transitor, 15 điện trở diode phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương có: đầu vào kích thích, khối so sánh, khối điều khiển chức hay cơng suất đầu Một số đặc tính NE555 là: Điện áp cung cấp nằm khoảng từ 4V đến 16V, dòng cung cấp từ đến mA Khi làm việc chế độ ổn định kép NE555 hoạt động flip-flop, pin DIS không kết nối không sử dụng tụ điện Chế độ đơn ổn - chế độ NE55 hoạt động nguồn phát xung Chế độ tự - NE555 hoạt động tạo dao động Trang 36 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Trong đồ án này, NE555 tạo cung cưa từ chân để so sánh với điện áp đặt để điều chỉnh độ rộng xung Hình 4.3.1b Sơ đồ cấu trúc NE555 Xung lấy chân có dạng cưa, chân lúc hở mass, tụ C nạp điện nguồn, dòng nạp qua R1, R2, mức áp chân 2, tăng dần lên, mức áp 2/3 mức nguồn chân cho nối mass, lúc tụ C cho xả điện, dòng xả qua R2 Vậy cơng dụng R2 hạn chế khơng để dòng xả q lớn làm hư IC NE555, mức áp chân 2, xuống 1/3 mức áp nguồn chân lại hở mass, tụ lại chuyển qua thời kỳ nạp điện U(V) U1 U4 t(s) Hình 4.3.1c Dạng sóng sau qua khâu tạo xung Trang 37 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử *Tính tần số chu kỳ: Có: ln2=0.693 T=0.693*(R1+2R2)*C=0.693*(1000+2*1000)*10-6=2.079*10-3 s f=1/T=1/(2.079*10-3)=481 Hz Tn=0.693*(R1+R2)*C=0.693*(1000+1000)*10-6=1.386*10-3 s Tx=0.693*R2*C=0.693*1000*10-6=6.93*10-4 T=Tn+Tx 4.3.2 Khâu so sánh điện áp Hình 4.3.2d Mạch so sánh điện áp Hình 4.3.2e Đồ thị so sánh điện Uđk với Urc Trang 38 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Tương tự mạch so sánh thường gặp Khâu so sánh PWM báo hiệu cân điện áp cần so sánh điện áp chuẩn từ xác định thời điểm mở khóa van bán dẫn Đầu vào khâu gồm có hai tín hiệu, điện áp tựa (điện áp tam giác) điện áp chiều làm điện áp điều khiển hình 4.3.2e Từ hình 4.3.2e thấy chu kỳ điện áp tựa có hai thời điểm điện áp tựa điện áp điều khiển Tại thời điểm đó,đầu khâu so sánh đổi dấu chẳng hạn điện áp mức dương chuyển sang mức âm ngược lại Tương ứng với thời điểm đột biến điện áp đầu khâu so sánh cần có lệnh mở khóa van bán dẫn mà điều khiển đóng ngắt IRF 460 Bằng cách điều chỉnh biến trở để Udk thay đổi ta dạng xung đầu thay đổi tương ứng điện áp thay đổi Hình 4.3.2f Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi Uđk thông qua chiết áp Khi Uđk thay đổi làm cho γ thay đổi độ rộng xung thay đổi 4.4 Khối nguồn Trang 39 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn *Nguyên lý hoạt động khối nguồn Điện áp xoay chiều đưa qua MBA 12V xoay chiều Được chỉnh lưu cầu B1 cho điện áp 12V chiều cấp cho toàn mạch điện IC2 7812 ổn áp 12V chiều cấp cho khối điều khiển tạo xung Tụ điện để lọc điện san phẳng điện chiều, hạn chế nhiễu cho mạch 4.5 Nguyên lý hoat động toàn mạch -IC NE 555 IC LM324 tạo xung ,băm xung PWM tùy chỉnh độ rộng xung thông qua biến trở đưa xung vào kích mở FET -FET kích mở xung PWM làm thay đổi điện áp trung bình đặt vào động làm thay đổi vận tốc động Trang 40 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MẠCH 5.1 Sơ đồ tồn mạch Hình 5.1 Sơ đồ tồn mạch Trang 41 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử 5.2 Sơ đồ Board mạch Hình 5.2 Sơ đồ board mạch 5.3 Phương hướng phát triển đề tài Ngày với phát triển khoa học-công nghệ ứng dụng điều chế biến đổi xung áp chiều phương pháp PWM, chúng em ứng dụng chế tạo thành cơng mơ hình sản phẩm " Mạch điều khiển tốc độ động chiều có đảo chiều" Qua chúng em thấy tính ứng dụng cao đồ án ứng dụng vào thực tế để chế tạo sản phẩm thực ngồi sản phẩm mơ hình chúng em Trang 42 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong suốt trình thực đề tài này, với nhiều cố gắng nỗ lực chúng em với hướng dẫn, bảo tận tình "Nguyễn Phương Thảo" chúng em hoàn thành đề tài Tuy nhiên số hạn chế khâu thiết kế Qua trình thực đề tài chúng em học hỏi nhiều vấn đề bổ ích Phương pháp điều khiển động phương pháp điều chế xung với PWM chúng em nâng cao khả thực hành làm mạch,tra cứu linh kiện Đặc biệt trình trực tiếp bắt tay vào làm sản phẩm cụ thể chúng em nhận thức rõ lý thuyết thực hành có khoảng cách không nhỏ, vấn đề đặt cho em phải tìm hiểu khắc phục khúc mắc trình thực Đây hành trang quý báu cho sinh viên bước vào sống nghề nghiệp sau Mặc dù có nhiều cố gắng trình làm đồ án,song hạn chế mặt thời gian khả nên tránh khỏi có sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án chúng em hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang 43 Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện – Điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính – Điện tử cơng suất – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh – Kỹ thuật biến đổi – Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lê Văn Doanh – Điện tử công suất Lý thuyết, thiết kế ứng dụng – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – Phân tích giải mạch Điện tử công suất NXB Khoa học Kỹ Thuật Nguyễn Bính, Dương Văn Nghi – Giáo trình kỹ thuật biến đổi công suất lơn- Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1982 Trang 44 ... thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách... điều chỉnh thời gian đóng cắt Phần tử thực nhiệm vụ mạch van bán dẫn Xét hoạt động đóng cắt van bán dẫn Dùng van đóng cắt Mosfet Hình 3.4.2a Sơ đồ đóng ngắt nguồn với tải Trang 27 Trường ĐHSPKT... chiều có hệ thống cổ góp chổi than nên vận hành tin cậy khơng an tồn mơi trường rung chấn, dễ cháy nổ 2.3 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập Đặc tính quan hệ tốc độ quay mômen (M) động