CÁCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CHO ĐỘNG CƠ DC

Chắc hẳn ai trong chúng ta cũng đã từng nghe qua về động DC. Vậy động cơ DC là gì và có cấu tạo, hoạt động như thế nào và cách điều khiển chỉnh tốc độ cho động cơ DC? Cùng Thành Thái Motor tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

Khái niệm bộ điều khiển động cơ DC

Bộ điều khiển động cơ DC – Động cơ 1 chiều là thiết bị hoặc 1 nhóm thiết bị đáp ứng nhu cầu điều chỉnh một cách xác định trước hiệu suất của động cơ 1 chiều.

Bộ điều khiển động cơ 1 chiều có thể gồm có phương tiện thủ công hoặc tự động để khởi động và tạm dừng động cơ, chọn quay ngược hay chuyển tiếp, chọn và điều chỉnh tăng giảm tốc độ, điều chỉnh hoặc giới hạn lực momen xoắn, bảo vệ chống quá tải và lỗi của động cơ.

Hiện nay, có 5 mạch điều khiển tốc độ động cơ một chiều được sử dụng phổ biến trên thị trường. Đó là:

–  Mạch điều khiển tốc độ động cơ DC 12V dùng Mosfet đơn giản

–  Mạch điều khiển tốc độ động cơ điện dùng IC555

–  Mạch điều khiển tốc dộ motor DC bằng arduino

–  Mạch cầu H dùng mosfet kênh N

–  Mạch điều khiển tốc độ motor DC dùng module L29

Ứng dụng của động cơ DC

Động cơ DC với khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, đang rất phổ biến trong nhiều ứng dụng và thiết bị khác nhau. Sự linh hoạt của chúng cho phép tích hợp vào nhiều loại máy móc, từ những thiết bị điện tử nhỏ gọn cho đến các hệ thống công nghiệp quy mô lớn. Trong lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống yêu cầu điều khiển tốc độ quay liên tục ở mức cao như băng tải và bàn xoay, động cơ DC với dòng điện một chiều đang trở thành lựa chọn ưu tiên.

Ngoài ra, động cơ DC đang được tích hợp rộng rãi vào các thiết bị điện tử như đồng hồ điện tử, máy tính, máy in, máy quay phim, máy ảnh, và nhiều thiết bị gia dụng khác. Các đặc tính tích cực của động cơ DC bao gồm tốc độ quay cao, độ tin cậy ổn định, độ bền cao và khả năng điều khiển tốc độ quay linh hoạt. Mặc dù những ưu điểm này làm cho động cơ DC trở thành lựa chọn phổ biến, nhưng cũng cần lưu ý đến nhược điểm của chúng.

Ưu điểm của động cơ DC

Động cơ DC có một số ưu điểm quan trọng, bao gồm:

Điều khiển dễ dàng: Động cơ DC có thể được điều khiển dễ dàng và linh hoạt. Tốc độ và hướng quay của động cơ DC có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng điện đầu vào hoặc đảo chiều dòng điện.

Tốc độ đáp ứng nhanh: Động cơ DC có thể đáp ứng nhanh chóng khi có sự thay đổi trong điện áp hoặc dòng điện đầu vào. Điều này cho phép nhanh chóng điều chỉnh tốc độ và vị trí của motor DC.

Mô-men xoắn khởi động cao: Động cơ DC cung cấp mô-men xoắn khởi động cao, đặc biệt khi sử dụng với nguồn cấp điện đúng và các phương pháp điều khiển phù hợp. Điều này làm cho động cơ DC phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khởi động mạnh mẽ, ví dụ như trong các máy nâng hàng hoặc thiết bị công nghiệp.

Tính năng tải nhẹ: Động cơ DC có thể xử lý tải nhẹ một cách hiệu quả. Với tải nhẹ, động cơ DC có thể duy trì tốc độ và vận hành ổn định.

5 Mạch điều khiển tốc độ động cơ DC

Động cơ DC hiện đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi, phổ biến và thay thế dần cho những loại động cơ truyền thống. Dưới đây là 5 mạch điều khiển tốc độ động cơ DC được sử dụng phổ biển nhất

Mạch điều khiển tốc độ động cơ DC dùng IC555

IC NE555 nhận xung điện áp có dạng xung răng cưa do mạch R, C tạo ra tại chân 2, chân 6. Sau khi qua IC555 ta được độ rộng xung, có độ rộng xung có thể thay đổi được giá trị trung bình của điện áp. Tần số xung điện phụ thuộc vào giá trị R, C.

IC555 tạo ra xung có thể điều khiển tốc độ của động cơ bằng phương pháp điều khiển đầu ra PWM.

+ Ưu điểm: Khi dùng IC5555 thì không cần phải lập trình, mạch giá rẻ nhưng dùng được công suất lớn. Dãy điều khiển tốc độ nhanh chậm và đạt hiệu quả cao. Điều khiển được động cơ dùng điện áp cao.

+ Nhược điểm: Mạch điều khiển khá phức tạp, không thể điều khiển chiều động cơ.

Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng Arduino

Tương tự với IC555, chỉ khác ở mạch điều khiển dùng vi điều khiển Arduino thay vì IC555. Arduino có khả năng tạo xung PWM có tần số 490Hz và 980Hz

+ Ưu điểm: Mạch điều khiển đơn giản, có công suất và hiệu suất cao. Được lập trình nên dễ dàng thay đổi bằng phần mềm. Và có thể mở rộng thêm các ứng dụng khác chạy song song với Arduino.

+ Nhược điểm: Arduino UNO có giá cao hơn so với IC555. Cần lập trình cho Arduino đọc hiểu giá trị biến trở và tạo ra xung PWM. Không thể đảo chiều động cơ.

Mạch điều khiển tốc độ motor DC 12V dùng Mosfet

Mạch điện điều khiển động cơ DC bằng Mosfet: Điều chỉnh tốc độ bằng biến trở.

Tại đây, điều chỉnh điện áp ở cực G để điều khiển Mosfet. Điện áp phân áp tăng thì điện áp trên Mosfet giảm, tốc độ động cơ nhanh hơn và ngược lại, điện áp phân áp giảm thì điện áp trên Mosfer tăng, tốc độ động cơ điện chậm lại.

Đơn giản chỉ với vài linh kiện mạch điện có thể thay đổi điện áp động cơ DC 12V, motor điện 3 pha công suất nhỏ. Điểm hạn chế của mạch này là công suất nhỏ do điện áp rơi trên Mosfet lớn, nếu động cơ lớn sẽ làm nóng hư Mosfet.

Mạch cầu H dùng Mosfet kênh N

Chức năng: điều khiển chiều và tốc độ động cơ một chiều.

+ Phần điều khiển có thể dùng bảng điều khiển hoặc IC555 phát xung PWM. Tốc độ động cơ tăng khi thay đổi độ rộng xung từ 50% về 0 hoặc 100%. Khi đảo chiều động cơ thì độ rộng xung thay đổi qua cột mốc 50%.

+ Phần mạch lái dùng IC IR2103 để đảm bảo khi dẫn các Mosfet dẫn bảo hòa, tăng hiệu suất cho mạch.

+ Mạch công suất dùng Mosfet công suất lớn để phù hợp cho động cơ lớn khi hoạt động.

+ Ưu điểm mạch điều khiển và động lực được hoạt động riêng biệt nên điện áp phần điều khiển không phụ thuộc phần mạch công suất. Do đó điều khiển được động cơ công suất lớn, điện áp lên đến 220V. Điều khiển đảo chiều động cơ qua biến trở.

+ Nhược điểm: Mạch điện phức tạp, cần am hiểu kiến thức cơ bản về điện tử để làm mạch này.

Mạch điều khiển tốc độ motor dc 220V với chip L298N

L298N chính là trình điều khiển của động cơ H-Bridge kép, chúng sẽ cho phép điều khiển tốc độ và hướng của 2 động cơ DC cùng 1 lúc. Nó có thể điều khiển được động cơ DC có điện áp nằm trong khoảng từ 5 – 35V, với dòng điện cực đại có thể lên đến 2A.

Xem xét kỹ lưỡng hơn về phần sơ đồ chân của chip L298N, chúng ta có thể giải thích nguyên lý hoạt động của nó. Chip L298N gồm có 2 nhóm chân cho động cơ là A và B. Và 1 chân ở giữa với chức năng điều chỉnh cho chân Ground, sử dụng VCC cho động cơ và phần chân 5V được xem là đầu vào hoặc đầu ra.

Điều này còn phụ thuộc vào điện áp khi chúng ta sử dụng tại động cơ VCC. Mô đun này cũng có bộ điều chỉnh 5V ở trên board được bật/ tắt bằng hình thức sử dụng dây nối. Nếu điện áp cung cấp vào động cơ lên ​​đến 12V thì chúng ta có thể kích hoạt được bộ điều chỉnh 5V và lúc này nó có thể được dùng làm đầu ra, chẳng hạn để cấp nguồn cho mạch điều khiển board Arduino.

Cần lưu ý thêm ở đây rằng, con IC này có thể làm giảm điện áp xuống khoảng 2V. Vì vậy, nếu chúng ta đang sử dụng nguồn điện 12V thì điện áp tại các chân động cơ sẽ có giá trị vào khoảng 10V. Điều đó có nghĩa là người dùng sẽ không thể cung cấp được tốc độ tối đa khi khởi động động cơ DC được.

Tiếp theo là các đầu vào của bộ điều khiển với các chân bật A và bật B được sử dụng để nhằm việc bật và kiểm soát kỹ lưỡng tốc độ của động cơ. Nếu 1 dây ở trên chân này thì động cơ sẽ được kích hoạt ngay lập tức ở tốc độ tối đa.

Còn nếu loại bỏ được sợi dây, chúng ta đã có thể kết nối ngay 1 đầu vào bộ điều chỉnh PWM với chân này. Cũng theo cách đó, bạn có thể kiểm soát được tốc độ của động cơ. Nếu chúng ta kết nối phần chân này với bộ phận Ground, động cơ sẽ tự động bị vô hiệu hóa.

Thành Thái Motor tự hào là nơi cung cấp các loại motor điện 1 pha, Motor điện công nghệ Châu Âu, motor điện 3 pha, hộp giảm tốc NMRV, hộp số trục vít bánh vít, motor giảm tốc 1 pha, motor giảm tốc 3 pha, hộp điều chỉnh tốc độ, giảm tốc mini, động cơ 3 pha, giảm tốc tải nặng trục thẳng, máy bơm tăng áp tự ngắt, giảm tốc tải nặng vuông góc, Motor phòng chống cháy nổ, giảm tốc tải nặng trục ra song song, mô tơ hộp số giảm tốc,… Với đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp lâu năm, tư vấn hỗ trợ nhiệt tình, chính sách bảo hành tốt nhất.