Dịch vụ
Lập trình và Sửa chữa PLCLập trình và Sửa chữa HMICung cấp thiết bị tự động hóa
Phần mềm
5 MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ MOTOR DC
Trong bài viết hôm nay, PLCTECH xin chia sẻ tới bạn 5 mạch điều khiển tốc độ động cơ một chiều, đó là:
1. Sơ đồ mạch điều khiển tốc đô động cơ DC 12V dùng Mosfet đơn giản
2. Mạch điều khiển tốc độ Motor dùng IC555
3. Sơ đồ mạch điều khiển tốc dộ motor DC bằng arduino
4. Mạch cầu H dùng 4 mosfet kênh N
5. Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor DC dùng module L29
Cùng phân tích ưu điểm, nhược điểm và nguyên lý hoạt động để hiểu hơn về từng mạch dưới đây.
Bạn đang xem: Hướng dẫn điều khiển tốc độ motor dc
1/ Mạch điều khiển tốc độ motor DC 12V dùng Mosfet đơn giản
Mạch điện đơn giản điều khiển động cơ DC bằng Mosfet: Điều chỉnh tốc độ bằng biến trở.
Dựa trên nguyên lý cầu phân áp, điều chỉnh điện áp ở cực G để điều khiển Mosfet. Điện áp phân áp tăng thì điện áp rơi trên Mosfet giảm, tốc độ động cơ tăng lên.
Mạch điều khiển tốc độ motor DC 12V dùng Mosfet đơn giản
Mạch điện đơn giản chỉ với vài linh kiện có thể thay đổi điện áp động cơ DC 12 V công suất nhỏ. Nhược điểm mạch này là công suất nhỏ do điện áp rơi trên Mosfet lớn, nếu động cơ lớn sẽ làm nóng mau chết Mosfet. Thiết kế này làm Mosfet không dẫn bảo hòa nên động cơ không thể đạt tốc độ đối đa.
2/ Mạch điều khiển tốc độ motor dùng IC555
IC NE555 nhận xung điện áp có dạng xung răng cưa do mạch R, C tạo ra tại chân 2, 6. Sau khi qua IC555 ta được xung vuông, có độ rộng xung có thể thay đổi được. Tần số xung điện phụ thuộc vào giá trị R, C.
IC555 tạo ra xung PWM điều khiển đóng mở Mosfet công suất. Tốc độ động cơ một chiều sẽ phụ thuộc vào độ rộng xung PWM.
Mạch điều khiển tốc độ motor dùng IC555
+ Ưu điểm: Không cần phải lập trình, mạch giá rẻ nhưng công suất lớn. Dãy điều khiển tốc độ rộng và hiệu suất cao. Điều khiển được động cơ có điện áp cao.
+ Nhược điểm: Mạch khá phức tạp, không thể điều khiển chiều động cơ.
3/ Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng arduino
Tương tự với mạch điều khiển bằng 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.
Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng arduino
+ Ưu điểm: Mạch đơn giản, có công suất và hiệu suất cao. Vì được lập trình nên có thể dễ dàng thay đổi bằng phần mềm. Và có thể mở rộng thêm các ứng dụng khác chạy song song.
+ Nhược điểm: Arduino UNO có giá cao hơn so với mạch dùng IC555. Cần lập trình cho Arduino đọc giá trị biến trở và xuất xung PWM. Không thể đảo chiều động cơ.
4/ Mạch cầu H dùng 4 Mosfet kênh N
Chức năng của mạch cầu H là điều khiển chiều và tốc độ động cơ một chiều.
+ Phần điều khiển có thể dùng vi điều khiển hoặc IC555 phát xung PWM. Tốc độ động cơ tăng khi thay đổi độ rộng xung từ 50% về 0 hoặc 100%. Động cơ đảo chiều quay khi 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 4 Mosfet công suất lớn để phù hợp cho cả tải động cơ lớn.
Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor dc bằng mạch cầu H
+ Ưu điểm mạch điều khiển và động lực được cách ly tốt nên điện áp phần điều khiển không phụ thuộc phần mạch công suất. Do đó điều khiển được động cơ công suất lơn, điện áp lên đến 220V. Điều khiển đảo chiều động cơ bằng biến trở.
+ Nhược điểm: Mạch điện phức tạp, cần có kiến thức cơ bản về điện tử để làm mạch này.
5/ Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor dc dùng module L298
Module L298 là mạch điện dùng IC L298 được tích hợp sẵn để người dùng dễ sử dụng. Một module có thể điều khiển độc lập 2 động cơ cùng lúc. IC chính L298 có cấu tạo gồm hai mạch cầu H Transitor.
Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor dc dùng module L298
+ Mạch có thể điều khiển chiều và tốc độ hai động cơ độc lập. Điện áp cấp tối đa là 35V và dòng điện không quá 2A cho mỗi động cơ.
Xem thêm: Các Ký Hiệu Trên Nhẫn Vàng Tây Hiện Nay Và Ý Nghĩa Của Nó Là Gì?
+ Ưu điểm: Điều khiển độc lập 2 động cơ một chiều hoặc một động cơ bước. Giá thành rẻ và mạch nhỏ gọn, đơn giản đấu nối.
+ Nhược điểm: Để điều khiển được hai động cơ độc lập thì thông thường cần sử dụng thêm vi điều khiển. Công suất của mạch nhỏ, chỉ áp dụng cho động cơ công suất nhỏ, điện áp thấp.
| Lời kết:
Trên đây, PLCTECH đã cùng bạn phân tích chi tiết về ưu điểm, nhược điểm và nguyên lý của 5 mạch điều khiển tốc độ Motor DC.
Để hiểu rõ hơn về điều khiển tốc độ Motor DC hay các nội dung khác về điều khiển động cơ Step, Servo, mời bạn tìm hiểu ngay 2 khóa học từ cơ bản tới nâng cao của PLCTECH:
1. Khóa Lập Trình PLC Mitsubishi tại đây
2. Khóa Lập trình PLC Siemens tại đây
Với thời lượng thực hành tới 80% cùng trang thiết bị đầy đủ và đa dạng,các khóa học sẽ giúp bạn vỡ ra được nhiều kiến thức cũng như trải nghiệm thực chiến như khi làm việc trong một nhà máy hay dây chuyền sản xuất thực tế.
Trên động cơ của máy móc, nếu muốn ổn định vận tốc của thanh trục khuỷu ở một giá trị nào đó nhất định theo ý muốn thì chúng ta phải trang bị bộ điều chỉnh tốc độ motor để ổn định vận tốc của động cơ đúng theo như chế độ tải trọng của chúng. Vậy hiện nay có những sản phẩm bộ điều chỉnh tốc độ nào đang được ưa chuộng nhất?
Nội dung
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ motor4. Các sản phẩm mạch điều chỉnh tốc độ motor trên thị trường
1. Khái niệm mạch điều chỉnh tốc độ motor
Mạch điều chỉnh tốc độ motor là sản phẩm có nhiệm vụ duy trì một cách ổn định vận tốc cho trục khuỷu động cơ trong khi cần ga đang được giữ ở mức cố định và mức tải thay đổi có thể tăng, giảm đột xuất hoặc có khi liên tục. Ổn định được mọi tốc độ động cơ chính là yêu cầu làm việc của nhiều loại máy móc khác nhau. Có như vậy, chúng ta mới giới hạn được vận tốc tối đa, tối thiểu của trục khuỷu động cơ, tránh gây ra những hư hỏng không đáng có.
Sơ đồ minh họa của bộ điều chỉnh tốc độ motor
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ motor
a) Đối với bộ điều tốc cơ năng đa chế (nhiều chế độ)
Bộ điều tốc cơ khí motor nhiều chế độ sẽ đảm bảo cho động cơ làm việc được ổn định ở bất kỳ 1 chế độ hay tốc độ nào (từ chế độ nmin đến nmax)
Cấu tạo bộ điều tốc, điều chỉnh cơ khí nhiều chế độ
Bao gồm có quả văng, tay đòn (cần), lò xo điều tốc được nối với thanh răng của bộ phận bơm cao áp. Muốn điều chỉnh tăng hoặc giảm tốc độ hoạt động của motor thì bạn chỉ cần thay đổi lực căng của phần lò xo điều tốc, nếu lực ép lò xo điều tốc càng căng thì tốc độ động cơ sẽ càng cao.Người ta thường dùng cơ chế truyền động bánh răng đảm bảo cho tốc độ trục của bộ điều tốc cao hơn của trục cam. Chiếc bơm cao áp nhờ đó có thể sử dụng quả văng nhỏ mà vẫn có được lực lớn để thực hiện việc kéo thanh răng.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc
Đạp bàn đạp ga mạnh lên sẽ làm tăng lực căng của phần lò xo của bộ điều tốc, động cơ cũng sẽ làm việc ổn định ở một tốc độ lớn hơn. Lúc đó, nếu tốc độ của động cơ tăng lên do giảm tải lực ép từ bên ngoài sẽ làm tăng cường lực ly tâm của hai quả văng lên một giá trị lớn hơn so với lực ép của lò xo. Điều này khiến khớp trượt cũng bị đẩy sang phải, đi qua cánh tay đòn rồi kéo thanh răng về mức giảm nhiên liệu.Nếu tốc độ của động cơ đang giảm xuống, lực ly tâm của 2 quả văng cũng sẽ giảm xuống còn nhỏ hơn lực ép của lò xo trong bộ điều tốc. Lúc này, lò xo sẽ đẩy khớp trượt về phía bên tay trái thông qua cánh tay đòn để kéo thanh răng về phía mức tăng nhiên liệu nhằm thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh, điều khiển tốc độ của động cơ.Để giảm tốc độ xe xuống, bạn phải nhả bàn đạp ga, lúc này lực căng của lò xo trong bộ điều tốc cũng giảm xuống, khớp trượt bị đẩy sang bên phải kéo theo thanh răng về phía mức giảm nhiên liệu, kết quả là tốc độ của động cơ giảm. Bộ điều tốc sẽ tiếp tục hoạt động để thực hiện điều chỉnh tốc độ của motor tại vị trí cố định của bàn đạp ga.b) Đối với bộ điều tốc chân không
Cấu tạo của bộ điều chỉnh tốc độ chân không:
Gồm có 1 chiếc màng gắn vào đầu thanh răng, màng này sẽ chia buồng điều tốc ra thành 2 buồng là A và B. Buồng A được thông với áp suất khí trời, còn buồng B được thông với ống khuếch tán để hút không khí nhờ vào chiếc ống nối mềm. Chiếc lò xo điều tốc sẽ luôn đẩy màng và bộ phận thanh răng bơm cao áp về phía mức cung cấp nhiên liệu tối đa (phía bên trái). Nút kéo tắt máy lúc này sẽ tác động trực tiếp lên thanh răng nhằm kéo thanh răng về phía bên phải để cắt dừng nhiên liệu.Độ chân không hay còn gọi là sức hút trong buồng chân không sẽ được thay đổi tùy theo vị trí của cánh bướm gió ở trong chiếc ống khuyếch tán và căn cứ vào vận tốc của trục khuỷu động cơ. Nếu bạn tác động vào cần ga và mở rộng cánh bướm gió thì sức hút ở buồng chân không lúc này sẽ bị yếu.Ngược lại, nếu bạn đóng nhỏ cánh bướm gió lại thì sức hút trong buồng chân không lúc này sẽ lại tăng lên. Dựa trên nguyên lý hoạt động này, bộ điều tốc chân không sẽ thực hiện điều chỉnh tốc độ của động cơ ở mọi vận tốc khác nhau.
Sơ đồ cấu tạo của bộ điều chỉnh tốc độ chân không
Nguyên tắc hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ chân không
Trong khi động cơ đang vận hành với tốc độ thấp, chúng ta hãy ấn bàn đạp để đạp ga cánh bướm gió lúc này sẽ mở lớn. Do đó, sức hút trong buồng chân không cũng sẽ giảm, chiếc lò xo thắng được sức hút đẩy màng và thanh răng qua phía bên trái làm tăng thêm lượng nhiên liệu cung cấp của bơm, từ đó làm tăng tốc độ và công suất làm việc cho động cơ.Khi sức hút ở nơi buồng chân không lúc này sẽ cân bằng với sức căng của lò xo màng, đồng thời, thanh răng sẽ ổn định được ở vị trí đó làm tăng thêm lượng nhiên liệu cần thiết bơm vào cho vòi phun.Trường hợp động cơ đang chạy nhưng muốn giảm tốc thì chúng ta nhả bàn đạp ga, cánh bướm gió sẽ đóng bớt phần đường ống hút lại và sức hút trong buồng chân không sẽ tăng lên, lớn hơn sức căng của lò xo để kéo màng và thanh răng về phía bên phải nhằm mục đích làm giảm bớt lượng nhiên liệu cung cấp vào chiếc bơm cao áp, tốc độ động cơ sẽ từ từ giảm xuống.
Nguyên tắc hoạt động của bộ điều chỉnh tốc độ chân không
3. Phân loại mạch điều chỉnh tốc độ motor
Bộ điều chỉnh tốc motor trên thị trường gồm có 4 loại sau:
Bộ điều tốc cơ khí, tác dụng được nhờ vào lực ly tâm.Bộ điều tốc chân không, hoạt động nhờ vào sức hút của piston động cơ.Bộ điều tốc thủy lực, vận hành nhờ áp suất của nhiên liệu vận chuyển vào trong bơm cao áp.Bộ điều chỉnh tốc độ dùng cho motor 1 pha và 3 phaBộ điều chỉnh tốc dùng cho motor 1 pha và 3 pha gồm 4 loại như sau:
- Loại 1: Motor 1 pha 0.75kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng:
- Loại 2: Motor 1 pha 1.5kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng:
- Loại 3: Motor 3 pha 2.2kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng:
- Loại 4: Motor 3 pha 4.0kw gắn hộp điều tốc. Tốc độ 40 - 200 vòng:
Dưới đây là link chi tiết các bộ điều chỉnh tốc độ motor 1 pha và 3 pha được sử dụng phổ biến trong các nhà máy xí nghiệp cũng như trong hộ gia đình:
4. Các sản phẩm mạch điều chỉnh tốc độ motor trên thị trường
a) Mạch điều khiển tốc độ motor dc PWM DC Motor Speed Controller 40A
Là bộ điều khiển tốc độ động cơ DC PWM có chất lượng tốt cả về linh kiện cũng như gia công, phần vỏ hộp chắc chắn để bảo vệ, đặc biệt chiếc núm điều khiển nhanh - chậm có chế độ ngắt tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm có khả năng điều chỉnh tốc độ của động cơ DC theo ý muốn chỉ cần thông qua núm chỉnh ở trên vỏ hộp.Bên cạnh đó, bộ điều khiển DC PWM còn được tích hợp sẵn 1 bộ công tắc đảo chiều động cơ nhằm giúp bạn có thể đảo chiều cho động cơ điện 1 cách dễ dàng.b) Mạch điều chỉnh tốc độ công suất máy bơm mini - Chiết áp điều tốc 12v
Thường dùng cho các loại máy bơm mini tăng áp có điện thế 12V, để điều chỉnh dòng điện vào với cường độ từ 0 - 100%. Đồng thời, giúp điều chỉnh công suất làm việc của chiếc máy bơm mini 12V hoặc máy bơm phun thuốc trừ sâu, phân bón.
Bộ điều chỉnh tốc độ công suất máy bơm mini
c) Mạch điều chỉnh tốc độ motor SPG
Là sản phẩm được thiết kế dành riêng cho các loại motor có tính năng điều chỉnh tốc độ nhanh - chậm của SPG.Thông thường, dòng sản phẩm điều tốc motor được sử dụng tại Việt Nam có dòng điện là 1pha 220V và tần số là 50Hz nên một số mã thường dùng là:SUA 25IX - V12, SUA 40IX - V12, SUA 60IX - V12, SUA 90IX - V12, SUA 06IX -V12, SUA 15IX - V12, SUA 180IX - V12,...
d) Bộ điều chỉnh tốc độ motor - Dimmer 12V DC
Dimmer 12V DC là bộ điều chỉnh dùng để thay đổi điện áp cho motor DC, bơm DC chạy bằng nguồn điện từ 3 - 12V. Khi sử dụng motor này, bạn có thể điều chỉnh tốc độ của vòng quay sao cho phù hợp với các công việc như khoan, mài, cắt,... Toàn bộ dimmer còn được phủ kín bằng chất liệu nhựa ABS để đảm bảo động cơ hoạt động được trong điều kiện có độ ẩm cao.
Bộ điều chỉnh tốc độ motor - Dimmer 12V DC
e) Mạch điều khiển tốc độ 3 pha motor DC
Mạch điều chỉnh tốc độ motor 3 pha DC từ 9 - 60V là 1 mạch điều chỉnh tốc độ dành cho motor hoặc các thiết bị điện nhỏ khác. Có thể dùng điều chỉnh tốc độ của máy bơm áp lực mini, máy bơm phun thuốc trừ sâu hoặc điều chỉnh dòng điện đi vào các thiết bị điện tử cũng tốc độ máy bơm phun sương giải nhiệt, tưới lan.
f) Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha
Đầu vào: điện áp 240V 1 pha hoặc 415V 3 pha.Đầu ra: Ổ đĩa biến tần dòng điện 3 pha.Điều khiển: Chế độ dừng/ bắt đầu, tăng tốc độ (s), giảm tốc độ (s), tốc độ chạy (Hz) và dừng khẩn cấp.Hiển thị: Tốc độ hiện tại (Hz), tải (A).Động cơ dây nối theo hình sao.
Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha
g) Bộ điều khiển tốc độ AC 380V 3 pha điện áp vectơ
Điện áp vectơ là bộ điều khiển được sử dụng rộng rãi hiện nay. Chúng được tích hợp đồng bộ điều khiển và hoàn thành cổng điều khiển, đồng thời có thể sử dụng được với PLC và các cảm biến khác nhau có chế độ tự động hóa thiết bị.
Kết luận
Trên đây là những bộ điều chỉnh tốc độ motor đang được ưa chuộng và bán chạy nhất trên thị trường hiện nay. Hy vọng qua những gợi ý ở trên, các bạn đã có thể tự chọn cho mình được một bộ điều chỉnh tốc độ nhằm phục vụ tốt nhất cho sản xuất và sinh hoạt hàng ngày.
