Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương III – THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH

Chương III – THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 3.2.1.b – Sơ đờ ngun lý khới ng̀n I

Điện áp được giảm áp từ 220 VAC xuống 9 VAC thông qua một biến áp cách li . Nhờ

Diode chỉnh lưu cầu tín hiệu xoay chiều sẽ nắn thành dạng một chiều. Điện một chiều này

sẽ dưới dạng sóng nhấp nhơ .



Hình 3.2.1.c – Dạng sóng điện áp trước và sau chình lưu cầu



Điện áp hiệu dụng sau biến áp : 9 (V)

Điên áp lưới có giá trị lớn nhất : (V)

Dòng điện lớn nhất qua Diode chỉnh lưu cầu : 0.2 (A)

Trong đề tài này em sử dụng Diode chỉnh lưu cầu : KBP307, chịu được dòng tới đa 3 (A),

điện áp ngược tối đa 700 (V) .

Điện áp lớn nhất sau chỉnh lưu (cũng là điện áp lớn nhất đặt lên tụ lọc) : (V)

Chọn hệ số gợn :

Điện trở biểu kiến của mạch điều khiển trước ổn áp : . Suy ra :

Trong đề tài này em dùng tụ lọc chính C1 có giá trị : 2200(uF), chịu được điện áp : 35V; tụ lọc

phụ C3 có giá trị : 470(uF), chịu được điện áp : 25V .



Trang 36



Các tụ lọc tín hiệu xoay chiều C2 và C4 là tụ gớm (tụ 104) có giá trị : 100 (nF) .

Công suất tiêu hao trên IC ổn áp 7805 được tính bởi cơng thức :

Diện tích cánh tản nhiệt gắn cho IC ổn áp 7805 : 6 (cm2)

Diode 1N4007 để bảo vệ IC ổn áp 7805 không bị hư hại trước những gai điện áp ngược “có

thể” sẽ xuất hiện khi vận hành hệ thống .

3.2.2. Khối nguồn II



Hình 3.2.2.a - Sơ đờ ngun lý khới ng̀n II

Điện áp hiệu dụng sau biến áp : 12 (V)

Điên áp lưới có giá trị lớn nhất : (V)

Dòng điện lớn nhất qua Diode chỉnh lưu cầu : 0.5 (A)

Trong đề tài này em sử dụng Diode chỉnh lưu cầu : KBP307, chịu được dòng tới đa 3 (A),

điện áp ngược tối đa 700(V) .

Điện áp lớn nhất sau chỉnh lưu (cũng là điện áp lớn nhất đặt lên tụ lọc) :

(V)

Chọn hệ số gợn :

Điện trở biểu kiến của mạch điều khiển trước ổn áp : . Suy ra :

Trong đề tài này em dùng tụ lọc chính C5 có giá trị : 2200 (uF), chịu được điện áp : 35V .

Tụ lọc tín hiệu xoay chiều C2 là tụ gớm (tụ 104) có giá trị : 100 (nF) .



Trang 37



3.3. Khối tạo PWM



Hình 3.3.a - Sơ đờ ngun lý khới tạo PWM

Diode D2 và D3 sẽ chia dòng nạp và dòng xả qua 2 đường khác nhau, từ đó thay đổi độ rộng

xung PWM được đưa ra ở chân 3 của IC NE555 .

Ta có cơng thức tính tần số xung PWM như sau :

Để động cơ hoạt động tốt và đảm bảo đáp ứng tần số của linh kiện cách ly ta chọn C và R3,

R4 sao cho tần số khoảng 200 đến 300 .

Chọn R3 là biến trở 50kΩ, R4 là điện trở 1kΩ, C7 là tụ 104(100000pF) . Ta có :

Ta thấy tần sớ khơng thay đổi còn độ rộng xung thay đổi khi ta xoay biến trở R3 do điện trở

trên đường nạp và đường xả thay đổi .

Độ rộng xung :

Khi xoay biến trở R3, giá trị thay đổi làm độ rộng xung thay đổi .



Trang 38



3.4. Khối cách ly và bộ biến đổi



Hình 3.4.a – Sơ đồ khối cách ly và LED báo hiệu

OPTO PC817 cách ly mạch tạo PWM và mạch đảo chiều dùng nguồn 5 VDC với mạch động

lực dùng nguồn 12 VDC .

OPTO PC817 u cẩu dòng vào tới thiểu khoảng 50 uA để có thể làm việc ổn định và sụt áp

trên diode phát quang là khoảng 1 V .

Ta có : 80kΩ

Trong mạch này em sử dụng R10 có giá trị : 4,5 kΩ .

Bộ biến đổi là bộ xung áp nối tiếp cho điện áp đầu ra nhỏ hơn so với điện áp đầu vào . Em

lựa chọn ng̀n này vì động cơ có điện áp đinh mức là 12 V, tăng điện áp lên có thể làm hỏng

động cơ . Mạch có cấu tạo nguyên lý đơn giản chỉ dùng một van đóng cắt ng̀n điện . Điện

áp đầu ra được điều biến theo độ rộng xung .

Dòng điện lớn nhất qua van cơng suất là dòng khởi động động cơ, cỡ khoảng 1A .

Điện áp lớn nhất đặt lên van khi van không dẫn là : 15,5 V .

Trong đề tài này em chọn van bán dẫn là IRF540N . Van bán dẫn loại IRF540N nó có thể

đóng ngắt dòng lên đến 30A và chịu được điện áp UDS lên đến 100V khi không dẫn .



Trang 39



Van có thể đóng ngắt với tần sớ rất cao lên đến 1MHz . Diện tích cảnh tản nhiệt cho van

công suất là : 6 (cm2) .

Tổng trở vào của IRF540 rất lớn và nếu cấp điện áp cao (trong giới hạn cho phép) cho cực

điều khiển sẽ giảm được tổn hao công suất trên van .

Em chọn :

Khi đó điện áp trên cực G của van IRF540 khi đóng xấp xỉ bằng điện áp ng̀n ni mạch

cơng suất (1215 V-DC) .

Q trình đóng cắt liên tục bằng van công suất IRF540 tạo cho tải một điện áp trung bình

theo luật băm xung PWM . Dòng điện qua tải sẽ tương đới ổn định do sự có mặt của diode

D5 . Tần sớ đóng cắt khá cao để đảm bảo triệt nhiễu công suất cho mạch .

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên diode chống áp ngược D4 là : 15.5 (V) .

Em chọn diode chống áp ngược cho IRF540 D4 là diode 1N4007, chịu được dòng tới đa

1(A), điện áp ngược lớn nhất 700 (V) .

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên diode “0” D5 là : 15.5 (V) .

Dòng điện lớn nhất qua diode “0” D3 là : 1 (A) .

Em chọn diode “0” D5 là diode 1N5408, chịu được dòng tới đa 3 (A), điện áp ngược lớn nhất

800 (V) .

* Thông số động cơ

(động cơ sử dụng trong đồ án này không phải động cơ điện một chiều kích từ độc lập)

Điện áp định mức Udm = 12V

Dòng điện định mức Iđm = 0.5A

Tớc độ không tải lý tưởng n0 = 3000 v/p

Tôc độ định mức nđm = 2700 v/p

Công suất cơ định mức Pđm = 6W

* Tốc độ động cơ

Dải điều chỉnh tốc độ của động cơ là từ 0 đến n 0 = 3000 v/p phụ thuộc vào độ rộng xung

PWM đưa vào cực G của IRF540N (trong đồ án này em cho động cơ chạy không tải) . Tuy

nhiên sự phụ thuộc đó là phi tuyến do ảnh hưởng từ việc tích lũy năng lượng trên cuộn cảm

của động cơ .

Khi độ rộng xung PWM là 0% ứng với điện áp điều khiển trên mạch tạo PWM là :

Thì tớc độ động cơ là : 0 v/p

Khi độ rộng xung PWM là 100% ứng với điện áp điều khiển trên mạch tạo PWM là :

Thì tớc độ động cơ là : n0 = 3000 v/p



Trang 40



Hình 3.4.b - Sơ đờ ngun lý tồn mạch

Trang 41



3.5. Chế tạo mạch



Trang 42



Hình 3.5.a - Sơ đồ mạch in

Các linh kiện trong mạch :

X1, X2



: Đầu nối với nguồn xoay chiều sau biến áp .



B1, B2



: Diode chỉnh lưu cầu KBP307 .



C1, C5



: Tụ hóa 2200 uF .



C3



: Tụ hóa 470 uF .



C2, C4, C6



: Tụ gốm 104 .



IC1



: IC ổn áp 7805 .



D1



: Diode 1N4007 .



R1



: Điện trở 560 Ω .



R2



: Điện trở 4k7 Ω .



LED1,2



: Led báo nguồn .



R3



: Biến trở 50kΩ .



R4



: Điện trở 1kΩ .



D2, D3



: Diode 1N4148 .



C7



: Tụ gốm 104 .



C8



: Tụ hóa 102 .



R5



: Điện trở 4k7 Ω .



OK1



: Cách ly quang PC817 .



R6



: Điện trở 220 Ω .



R7



: Điện trở 68 kΩ .



Q1



: Van công suất IRF540 .



D4



: Diode 1N4007 .



D5



: Diode 1N5408 .



X3



: Đầu nối nguồn ra động cơ



Trang 43



* Các bước làm mạch in :

Bước 1

: Chuẩn bị dụng cụ .

 Phít đờng .

 Bản vẽ mạch trên giấy in .

 Ḿi ăn mòn .

 Máy khoan mạch .

 Một số dụng cụ khác : bàn là, kéo, dao, thước, băng dính, nhựa thơng, xăng ... .

Bước 2



: Cắt phít đờng phù hợp với kích thước bản vẽ .



Bước 3



: Cớ định bản vẽ lên phít đờng .



Bước 4



: Là thật kỹ từng góc cạnh khoảng 5 phút với nhiệt độ vừa tầm .



Bước 5



: Rửa sạch lớp giấy in khỏi phít đờng .



Bước 6



: Tơ lại những phần mạch bị mờ bằng bút dạ .



Bước 7



: Ăn mòn mạch in (bằng dung dịch ḿi FeCl3) .



Bước 8



: Đánh sạch lớp mực in trên phít đờng .



Bước 9



: Khoan chân linh kiên trên mạch .



Bước 10



: Qt phủ một lớp xăng có pha nhựa thơng lên mạch để bảo vệ mạch in và

tăng tính thẩm mỹ .



Trang 44



KẾT LUẬN

Sau q trình thực hiện đờ án chúng em đã thu được một số kết quả như sau :

- Nâng cao khả năng thực hành làm mạch, tra cứu các linh kiện .

- Có những hiểu biết nhất định về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều

khiển tớc độ của nó .

- Có những hiểu biết nhất định về hệ thống điều khiển tốc độ động cơ bằng bộ biến

đổi xung áp, đặc biệt là mạch tạo PWM bằng IC NE555 và bộ xung áp nới tiếp .

- Phân tích ngun lý làm việc của các linh kiện sử dụng trong mạch .

- Đặc biệt, chúng em đã hoàn thiện được sản phẩm theo yêu cầu đặt ra cụ thể :

 Tạo xung PWM bằng IC khuếch đại thuật tốn LM324 .

 Điều khiển tớc độ động cơ điện một chiều 24 V .

Trong suốt q trình thực hiện đề tài này, với nhiều cớ gắng và nỗ lực của chúng em

cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy "Nguyễn Viết Ngư" chúng em đã

hoàn thành đề tài này đúng thời hạn . Tuy nhiên đờ án của chúng em còn một số hạn

chế trong khâu thiết kế và chế tạo . Đặc biệt là trong quá trình trực tiếp bắt tay vào làm

những sản phẩm cụ thể chúng em nhận thức rõ hơn giữa lý thuyết và thực hành còn có

một khoảng cách không nhỏ, vấn đề đặt ra cho em phải tìm hiểu và khắc phục những

khúc mắc trong quá trình thực hiện . Đây là một hành trang quý báu cho những chúng

em trong cuộc sống nghề nghiệp .

Mặc dù đã có nhiều cớ gắng trong q trình làm đồ án, song do hạn chế về mặt thời

gian và kiến thức nên khơng thể tránh khỏi có những sai sót . Chúng em rất mong nhận

được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đờ án của chúng em hồn chỉnh

hơn .



Chúng em xin chân thành cảm ơn!



Trang 45



Tài liệu tham khảo

1. Sách điện tử cơ bản (Components and Basic circuits) của các tác giả : Nguyễn

Thành Long, Nguyễn Vũ Thắng, Hoàng Hải Hưng .

2. Giáo trình điện tử cơng suất của các tác giả : Nguyễn Viết Ngư .



3. Giáo trình truyền động điện của các tác giả : Đỗ Công Thắng, Nguyễn

Phương Thảo .

4. Một số tài liệu về IC NE555 từ các trang web : luanvan.net.vn,

dientuvietnam.net, codientu.org, slideee.com, 123doc.vn, sites.google.com,

vi.scribd.com, ... và một số trang khác .



5. Datasheet của các linh kiện sử dụng trong mạch từ các trang web :

alldatasheet.com, datasheetcatalog.com, datasheets360.com, priceton.com.tw,

nxp.com, ... .



Trang 46



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương III – THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×