Điều Khiển Tốc độ động Cơ Một Chiều Bằng PWM - Hoàng Vina

Điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM là cách đơn giản và dễ làm trong các cách. Hãy cùng Hoàng Vina tìm hiểu qua bài viết sau nhé.

Tìm hiểu về động cơ một chiều và phương pháp PWM

Điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM được thực hiện dễ dàng trước tiên chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm của động cơ một chiều và phương pháp xung PWM.

1. Động cơ một chiều là?

Động cơ một chiều được gọi tắt là động cơ DC là động cơ được điều khiển bằng dòng điện theo hướng xác định. Nói theo dế hiểu thì đây là động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp DC điện áp 1 chiều. Được cấu tạo từ các thành phần sau đây:

• Stator: Bộ phận này đứng yên được sử dụng từ 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu.
• Rotor: Bộ phận có nhiệm vụ quay, chúng được cấu tạo từ lõi được quấn các cuộn dây.
• Chổi than: Bộ phận này tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp.
• Cổ góp: Có nhiệm vụ tiếp xúc và chia điện đồng đều cho các cuộn dây trên rotor.

2. Phương pháp PWM là gì?

Phương pháp PWM là phương pháp dùng để điều chỉnh điện áp ra tải dựa trên sự thay đổi độ rộng và chuỗi xung vuông. Khiến điện áp thay đổi. Các PWM khi biến đổi sẽ có chung một tần số chỉ khác về độ rộng của sườn dương hoặc sườn âm.

Phương pháp PWM được sử dụng chính trong các ứng dụng điều khiển. Có thể bắt gặp ơt các động cơ, các bộ xung áp và điều áp,… PWM giúp điều chỉnh độ nhanh chậm của động cơ, điều chỉnh sự ổn định của tốc độ động cơ.

Điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM

Đầu tiên chúng ta cần chuẩn bị: 

• Arduino UNO
• Động cơ DC loại 9V
• 1 Transistor
• 1 nút bấm
• 1 Diode
• 2 tụ 100nF
• Breadboard và dây dẫn.
• Điện trở 1k ohm và 10k ohm

1. Nguyên lý điều khiển điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM

Để có thể điều khiển điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM ta dùng mạch điện tử để thay đổi độ rộng của xung ở ngõ ra mà khiến chúng không bị thay đổi tần số. Khi độ rộng xung thay đổi thì điện áp sẽ thay đổi.

Có thể áp dụng công thức:

UOUT  = (TON /T)*U

• TON là thời gian xung điện áp ở mức cao trong một chu kỳ T
• TOFF là thời gian xung điện áp ở mức thấp trong một chu kỳ T

Phương pháp này làm tổn hao công suất trên thiết bị đóng cắt rất thấp.Khi khóa chuyển mạch tắt thì dòng điện không chạy qua, khi khóa chuyển mạch mở thì dòng điện sẽ chạy qua tải.

2. Cách tạo ra PWM để điều khiển

Để điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM ta phải tạo ra PWM trước. Thông thường sẽ sử dụng hai cách bằng phần cứng hoặc phần mềm.

• Phần cứng: Được tạo ra bằng phương pháp so sánh và phương pháp trực tiếp từ các IC dao động tạo xung vuông như 555, LM556,…

• Phần mềm: Tạo bằng các chíp dùng để lập trình. Độ chính xác của phần mềm cao hơn phần cứng.

3. Sơ đồ và cách lắp mạch

Dòng điện ở ngõ ra của vi điều khiển luôn luôn nhỏ hơn 200mA. Mạch sẽ xuất xung điều khiển PWM ở mức điện áp cao nhất là 5V. Xung điều khiển được cách ly bởi opto quang PC817, do Mosfet chỉ được dẫn hoàn toàn khi điện áp kích ở cực G 12 đến 18V do đó mạch sẽ sử dụng mạch đệm transistot Q1, Q2. Điện trở ở R3 giảm dòng điện nạp của tụ ký sinh mosfet. 

Hình thực tế: 

Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM: 

4. Lập trình

Đoạn code trên là một mẫu tham khảo, dùng để xác định thời gian giữ nút bấm, từ đó chuyển giá trị thời gian sang xung PWM. Thời gian nhất nút lâu sẽ tỉ lệ thuận với độ motor quay nhanh. 

Chân Digital 8 sẽ điều khiển tốc độ motor bằng cách xung PWM để cấp điện áp ở mức high vào chân base ở transistor. 

Nếu muốn ngưng điều khiển tốc độ chỉ cần dùng lệnh digitalWrite(motor,1 và digitalWrite (motor,0) để chuyển chế độ ON/OFF của motor. 

Trên đây là tổng hợp các kiến thức về Điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn.

Tham khảo thêm về Điều khiển động cơ một chiều bằng L298