THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU

Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................

Hưng Yên, Ngày…..Tháng 04 Năm 2019

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 1


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

MỤC LỤC

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 2


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
Tên đồ án: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Khắc Sơn
Nguyễn Duy Quý
Lớp: 112172.2
Điện thoại: 0329738073
Giáo viên hướng dẫn: Trần Thị Ngoạt
Điện thoại: 0966957966
Email:
Kế hoạch thực hiện chi tiết:
T
TG
ĐỊA
TG
PHÂN CÔNG
NỘI DUNG
T
(TUẦN) ĐIỂM T.HIỆN
NHIỆM VỤ

1
Tìm hiểu
Trường, Từ ngày: - Cả nhóm cùng
- Các sản phẩm đã được ứng dụng
phịng 4-2
tham gia tìm hiểu
trong thực tế
trọ
đến ngày: và thảo luận nhóm
- Phân tích u cầu của đề tài
4-3
- Lập kế hoạch
- Thu thập các thông tin có liên
4
thực hiện
quan
- Các kiến thức cần có để phục vụ
nghiên cứu đề tài
- Thiết kế sơ đồ khối thiết bị
- (báo cáo giáo viên hướng dẫn)
2
1 Hoàn thiện sơ đồ khối thiết bị và
Phòng Từ ngày: Thảo luận nhóm
phân tích chức năng các khối.
trọ
5-3
2 Chọn lựa giải pháp thực hiện.
đến ngày:
3 Phương pháp ghép nối giữa các
19-3

Phân công mỗi
khối với nhau.
người phụ trách
4 Thiết kế mạch nguyên lý các
một khối cơng
khối, phân tích chức năng các
phần tử trong mạch và nguyên
việc để làm việc.
tắc làm việc của mạch điện.
5 Tính tốn và lựa chọn các tham
2
số của mạch điện (giá trị linh
kiện, loại linh kiện sử dụng, điện
áp, dịng điện, trong các mạch,
cơng suất mạch, cơng suất
nguồn….).
6 Chọn các linh kiện thực tế gần
với các giá trị đã tính, Tính tốn
theo giá trị thực tế.
7 Viết thuyết minh báo cáo.
(Báo cáo giáo viên hướng dẫn)
3
1 Khảo sát mạch điện của thiết bị
2
Phòng Từ ngày: Theo phân chia
trên chương trình mơ phỏng.
trọ và 20-3
mỗi người phụ
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 3


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
(Báo cáo và giáo viên hướng
dẫn tư vấn kỹ thuật)
2 Lắp ráp trên mạch bo test và
khảo sát theo từng khối chức
năng (điện áp nguồn cung cấp,
dòng điện, điện áp thành phần,
và các tham số khác..)
3 Hiệu chỉnh các tham số theo các
giá trị tính tốn.
4 Viết thuyết minh báo cáo kết quả
sau khi khảo sát tực tế.
(Báo cáo và giáo viên hướng
dẫn tư vấn kỹ thuật)
4
1 Thiết kế mạch in.
2 Làm mạch in.
3 Lắp ráp.
4 Kiểm tra mạch và hiệu chỉnh.
5 Viết báo cáo sau khi kiểm tra
hiệu chỉnh mạch.
(Báo cáo và giáo viên hướng
dẫn tư vấn kỹ thuật)
5
1 Lập phương án dự phòng.
2 Hướng phát triển và ứng dụng

của đề tài
3 Hoàn thiện đề tài (thuyết minh,
sản phẩm)
4 Chuẩn bị bảo vệ.
(Báo cáo và giáo viên hướng dẫn
tư vấn)

Khoa đến ngày: trách một mạch để
Điện- 3-4
khảo sát.
Điện tử

Phịng
trọ

Từ ngày:
4-4
- Cả nhóm
đến ngày: - Theo kế hoạch
18-4
phân cơng

Phịng
trọ

Từ ngày:
19-4
- Cả nhóm
đến ngày: - Theo kế hoạch
3-5

phân công

2

1

Hưng yên, ngày 04 tháng 02 năm 2019
Người lập

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 4


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển. Trong đó nghành kỹ
thuật điện tử đã đạt được nhiều thành tựu to lớn trong cuộc sống của con người. Cùng với
sự phát triển đó ngành cơng nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử cũng đã có những bước phát
triển vượt bậc. Trong thời đại hiện nay, máy móc đã và đang dần thay thế con người làm
việc và để làm được việc đó các động cơ điện cũng rất quan trọng trong việc truyền động
cho các cơ cấu đó. Gắn liền với việc sử dụng động cơ là quá trình điều khiển động cơ sao
cho phù hợp với yêu cầu thực tế.
Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện đại vào
phục vụ sản xuất và phục vụ đời sống con người. Để sinh viên tăng khả năng tư duy và
làm quen với công việc nghiên cứu chúng em đã thực hiện đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU.
Nhằm củng cố về mặt kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp

đỡ tận tình của cơ Trần Thị Ngoạt cùng với sự cố gắng, lỗ lực của cả nhóm, sự tìm tịi,
nghiên cứu tài liệu. Đến nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hồn thành. Trong q
trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ cịn hạn chế, kinh nghiệm cịn ít nên
khơng thể tránh khỏi sai sót. Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ và đóng
góp ý kiến của các thầy cơ giáo trong khoa để đề tài của chúng em ngày càng hoàn thiện.
Chúng em xin chân thành cảm ơn cô, cùng các thầy cơ giáo trong khoa đã giúp đỡ chúng
em hồn thành đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn !

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 5


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.
Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng
như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ
duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều
quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử.
Nhưng mạch điện tử được thiết kế như thế nào để điều chỉnh tốc độ của
động cơ ? Để trả lời câu hỏi trên thì nhóm xin giới thiệu một mạch điều chỉnh tốc
độ động cơ và đảo chiều khá hiệu quả sử dụng IC555.
1.2. Ứng dụng của đề tài
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học cơng nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi tối ưu với

những trang thiết bị hiện đại phục vụ cơng cuộc cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất
nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp
phần khơng nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích
hợp các mạch điện – điện tử ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công nghệ ngày
càng phát triển hơn tiến tới thời đại của vi xử lý vi mạch những mạch cồng kềnh
chiếm nhiều diện tích đã bị loại bỏ dần thay vào đó là các mạch siêu nhỏ gọn gàng
hơn đang được ưa chuộng. Bên cạnh đó là những mạch tiện ích mạch điều khiển
thơng minh dễ sử dụng đối với con nguời cũng đang được phát triển rộng những
thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành
những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của các
mạch điều khiển chúng em đang tiến hành thiết kế mạch điều khiển và đảo chiều
tốc độ động cơ 12v DC
Đề tài này có thể ứng dụng trong thực tế như đảo chiều của một băng chuyền sản
xuất phát triển lên động cơ xe đạp điện, làm quạt gió....

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 6


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

1.3. Mục đích nghiên cứu
Mục đích hàng đầu của mạch thay đổi tốc độ động cơ dùng ic 555 là nghiên cứu
mạch ứng dụng IC555 để thay đổi điện áp ngõ ra từ đó thay đổi tốc độ quay kết
hợp dùng rơle thay đổi điện cực vào của động cơ để đảo chiều. Qua quá trình
nghiên cứu mạch cũng tạo điều kiện cho sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã
học trong bộ môn điện tử căn bản, kỹ thuật số, lý thuyết mạch… qua đó thấy được

tầm quan trọng của mơn học này , đồng thời góp phần nâng cao khả năng ứng
dụng những gì đã học của sinh viên vào thực tiễn.Qua đó thiết kế chế tạo thành
cơng mạch điều khiển,đảo chiều động cơ 12v DC mạch hoạt động ổn định sử dụng
lâu dài có tính ứng dụng cao vào thực tiễn.

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 7


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
2.1.1. Khái niệm
- Động cơ điện 1 chiều là 1 thiết bị điện có 2 phần chính là phần quay (roto) và
phần tĩnh (stato). Sử dụng nguồn điện 1 chiều (DC) đề hoạt động.
- Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ năng.
Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một chiều
được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ điện
một chiều gồm những loại sau đây:
- Động cơ điện một chiều kích từ song song.
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.
2.1.2. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor)
a) Phần tĩnh (stator)
Gồm các phần chính sau:
- Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích
từ lồng ngồi lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện.
Cực từ được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulơng. Dây quấn kích từ được quấn bằng
dây đồng bọc cách điện.
- Cực từ phụ:
Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều.
- Gông từ:
Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
- Các bộ phận khác:
+ Nắp máy.
+ Cơ cấu chổi than.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 8


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
b) Phần quay (rotor)
Gồm các bộ phận sau:
- Lõi sắt phần ứng:
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện
dày 0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có dập hình dạng
rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
- Dây quấn phần ứng:
Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dịng điện chạy qua. Thường làm
bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện
trịn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây
quấn được cách điện với rãnh của lõi thép.
- Cổ góp:

Cổ góp hay cịn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dịng điện
xoay chiều thành một chiều. cổ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đi nhạn cách
điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ trịn.
Đi vành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây
quấn vào các phiến góp được dễ dàng.
- Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy. ( nếu có )
+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy
thường làm bằng thép Cacbon tốt.
2.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 9


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng có
dịng điện Iư các thanh dẫn ab, cd có dịng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực
điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc
bàn tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vịng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ
nhau do có phiến góp đổi chiều dịng điện giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi
đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ
trường sẽ cảm ứng sức điện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay
phải.
Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên E
còn gọi là sức phản điện động.

Phương trình cân bằng điện áp: U= Eư+Rư.Iư
Trong đó:
Rư: điện trở phần ứng
Iư: dịng điện phần ứng.
Eư: sức điện động.
2.2. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
2.2.1. Khái niệm chung về điểu khiển động cơ điện một chiều
a) Định nghĩa:
Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số
nguồn điện áp hay các thông số mạch điện như điện trở phụ, thay đổi từ thơng...
Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốcđộ làm việc mới phù hợp với yêu
cầu. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
Biến đổi các thơng số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền tiếp từ trục
động cư đến cơ cấu sản xuất.
Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp
của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh. Vì vậy, ta khảo sát sự điều chỉnh
tốc độ theo phương pháp thứ hai.
Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải
thay đổi của động cơ điện.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 10


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
Về phương diện điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so
với các loại động cơ khác. Khơng những nõ có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng
mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại chất
lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng.

b) Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ:
- Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu
sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền điện:
+ Hướng điều chỉnh tốc độ.
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh).
+ Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ.
+ Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ.
+ Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ.
2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ
- Đối với máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp
trên mạch phần ứng thì dịng điện, moment sẽ không thay đổi. Để tránh những
biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh phương pháp điều chỉnh
tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho
động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
- Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn biến đổi
điện áp biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh
giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu.
- Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vơ cấp có nghĩa là có thể điều
chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng.
- Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ
bản và chi phí vận hành cao.

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 11


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

2.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
- Điều chỉnh từ thơng kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh Momen
điện từ của động cơ và sức điện động quay của động cơ. Thông thường, khi thay
đổi từ thong thì điện áp phần ứng được giữ nguyên giá trị định mức.
- Nhận xét: Phương pháp này có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ
lớn hơn tốc độ cơ bản, thường được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài
vạn năng hoặc là máy bào giường. Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện
trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế. Thiết bị đơn giản.
2.2.4. Điều chỉnh tôc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng
- Phương pháp điều chỉnh tốc dộ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần
ứng có thể dùng cho tất cả động cơ điện một chiều.
- Phương pháp này chỉ dùng cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn tốc độ cơ bản.
- Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cần trục ,
thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép.
- Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng
lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải
thay đổi càng kém. Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn
hao phụ càng tăng.
2.2.5. Điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng
- Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản và điều chỉnh
nhảy cấp. Hệ thống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn giản thì
người ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch.
- Theo phương pháp này thì phần ứng động cơ nối song song với điện trở và nối
tiếp với một điện trở khác. Phương pháp này giống với phương pháp thay đổi.
Do đó, phương pháp này địi hỏi phải:
+ Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 12

Trường Đại học SPKT Hưng n
Khoa Điện-Điện tử
+ Vì dịng kích từ thơng khơng thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ không đổi
làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị sô định mức.
- Phương pháp này chỉ dùng cho cầu trục, thang máy, máy cán thép. Đồng thời
tuyệt đối không dùng cho máy cắt kim loại.
- Phương pháp này điều chỉnh tốc độ nhảy cấp và cho những tốc độ nhỏ hơn tốc
độ cơ bản.
- Ưu điểm:
+ Với cung một tốc độ cứng của đường đặc tính cơ phân mạch có độ cứng lớn hơn
đặc tính cơ dùng điện trở phụ trên mạch phần ứng.
+ Thiết bị vận hành đơn giản.
- Nhược điểm:
+ Phương pháp này dùng tiếp điểm để đóng cắt điện trở nên độ tinh chỉnh không
cao, điều chỉnh tốc độ có cấp, phạm vi điều chỉnh D=(2-3)/1.
+ Do tổn thất công suất trong sơ đồ này khá lớn nên phạm vi ứng dụng bị hạn chế.
Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ có cơng suất nhỏ, thời gian làm việc
ngắn với tốc độ thấp.
Ngồi ra cịn nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ như:
- Điều chỉnh tốc độ bằng hệ thống máy phát - động cơ.
- Hệ thống khuếch đại máy điện – động cơ.
2.2.6. Điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi độ rộng xung
(PWM)
Điều mà chúng ta nhận thấy rằng là PWM rất hay được sử dụng trong điều khiển
tốc độ động cơ. Ta chỉ cần thay đổi độ rộng đầu vào thì sẽ điều khiển được tốc độ
động cơ nhanh, chậm hay ổn định tốc độ cho động cơ 1 chiều.
Ưu điểm:
Transistor ở lối ra chỉ có duy nhất hai trạng thái là on hoặc off do đó loại bỏ được
sự tổn hao về năng lượng đốt nóng hay năng lượng rò rỉ tại đầu ra.Dải điều khiển

rộng hơn so với mạch điều chỉnh tuyến tính Tốc độ động cơ quay nhanh hơn khi
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 13


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
được cấp chuỗi xung theo kiểu PWM so với khi cấp 1 điện áp tương đương với
điện áp trug bình của chuỗi xung PWM.
Nhược điểm:
Cần có mạch tạo xung.

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 14


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ VI MẠCH ĐỊNH THÌ 555
3.1. Khái niệm
IC555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được
xung vng và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế
được độ rộng xung. Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt
hay là những mạch dao động khác. Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất.

Hình 3.1: Hình ảnh IC555
Các thơng số cơ bản của IC 555 có trên thị trường:

+ Điện áp đầu vào: 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555: LM555, NE555, NE7555.
+ Dòng điện cung cấp: 6mA - 15mA
+ Điện áp logic ở mức cao: 0.5 - 15V
+ Điện áp logic ở mức thấp: 0.03 - 0.06V
+ Công suất lớn nhất là: 600mW
3.2. Cấu tạo
+ Là thiết bị tạo xung chính xác.
+ Máy phát xung.
+ Điều chế được độ rộng xung (PWM).
+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại).

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 15


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

Hình 3.2: Sơ đồ chân IC555.
+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sánh ở đây dùng các
transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái
của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng
với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà
trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V).
+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse

thì ngõ ra ở mức thấp. Cịn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy
theo mức áp trên chân 2 và 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường
hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC
555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngồi cho nối GND. Chân
này có thể khơng nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối
chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu
và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
+ Chân số 6(THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp.
+ Chân số 7(DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều
khiển bỡi tầng logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại
ngược.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 16


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
+ Chân số 8 (Vcc): Khơng cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dịng cho IC
hoạt động. Khơng có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V-18V.

Hình 3.3: Cấu tạo bên trong IC 555.
Nhìn trên sơ đồ cấu tạo trên ta thấy cấu trúc của 555 gồm: 2 con OPAM, 3 con
điện trở, 1 transitor, 1 FF ( ở đây là FF RS):2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp.
Transistor để xả điện. Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC
thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân
dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi
điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = 1 và FF được kích. Khi điện áp ở
chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = 1 và FF được reset.

3.3. Nguyên tắc hoạt động

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động.
Ở trên mạch trên ta bít là H là ở mức cao và nó gần bằng Vcc và L là mức thấp và
nó bằng 0V. Sử dụng pác FF – RS
+ Khi S = 1 thì Q = 1 và -Q = 0
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 17


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
+ Sau đó, khi S = 0 thì Q = 1 và -Q = 0
+ Khi R =1 thì S=1 và Q = 0.
+ Khi S =1 thì Q = 1 và khi R =1 thì Q = 0 bởi vì -Q= 1, transisitor mở dẫn, cực C
nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2.
Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF khơng reset.
+ Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)×C.
Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc÷3
- Lúc này V+1(V+ của Opamp1) > V-1. Do đó O 1 (ngõ ra của Opamp1) có mức
logic 1(H).
- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc÷3). Do đó O2 = 0(L).
- R = 0, S = 1 --> Q = 1÷Q (Q đảo) = 0.
- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.
- Q = 0 --> Transistor hồi tiếp không dẫn.
Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc÷3 -> 2Vcc÷3
+ Lúc này V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
|+ V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
+R = 0, S = 0 --> Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=1/Q=0).

+Transistor vẫn ko dẫn
Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc÷3
- Lúc này V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 > V-2. Do đó O2 = 1.
- R = 1, S = 0 --> Q=0, Q = 1.
- Q = 0 --> Ngõ ra đảo trạng thái = 0.
- Q = 1 --> Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V
- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C
- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C
nhảy xuống dưới 2Vcc÷3.
Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc÷3 --> Vcc÷3
- Lúc này V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 18


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
- R = 0, S = 0 --> Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, Q=1).
- Transistor vẫn dẫn
Tụ C xả qua ngưỡng Vcc÷3
- Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1.
- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc÷3) . Do đó O2 = 0.
- R = 0, S = 1 --> Q = 1, Q (Q đảo) = 0.
- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.
- Q ( đảo) = 0 --> Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và
tụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc÷3.
Nói tóm lại, trong q trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ

dao động quanh điện áp Vcc÷3 -> 2Vcc÷3. (Xem dường đặc tính tụ điện phóng nạp
ở trên)
Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là V cc÷3, và kết thúc nạp ở thời
điểm điện áp trên C bằng 2Vcc÷3.Nạp điện với thời hằng là (Ra+Rb)×C.
Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2V cc/3, và kết thúc xả ở thời điểm
điện áp trên C bằng Vcc÷3. Xả điện với thời hằng là Rb.C.
Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện.
Cơng thức tính tần số điều chế độ rộng xung của 555.

Hình3. 5:Ảnh điều chế độ rộng xung.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 19


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có cơng thức tính tần số, độ rộng xung.
- Tần số của tín hiệu đầu ra l: f = 1ữ(ln2ìCì(R1+ 2R2))
- Chu kỡ ca tớn hiu đầu ra : t = 1÷f
+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì: t1 = ln2÷(R1 + R2)×C
+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì: t2 = ln2×R2×C
Như vậy trên là cơng thức tổng qt của 555. Tơi lấy 1 ví dụ nhỏ là: để tạo được
xung dao động là f = 1.5Hz. Đầu tiên tôi cứ chọn hai giá trị đặc trưng là R 1 và C2
sau đó ta tính được R1. Theo cách tính tốn trên thì ta chọn: C = 10nF, R 1 =33k -->
R2 = 33k (Tính tốn theo công thức) .

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 20

Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
4.1. Thiết kế sơ đồ khối

Hình 4.1: Sơ đồ khối tồn mạch
Phân tích chức năng các khối:
Khối nguồn:
Khối nguồn có chức năng hạ áp từ 220V AC xuống 12V AC, chỉnh lưu, lọc và ổn
áp đề cấp nguồn ni cho các khối cịn lại.
Khối tạo xung:
Khối tạo cung có chức năng tạo ra xung để ta có thể xử lý xung theo ý muốn, cấp
xung vào khối điều khiển xung.
Khối điều khiển cung:
Có chức năng thay đổi độ rộng xung để điều chỉnh tốc độ động cơ theo xung ra.
Khối tải:
Có chức năng hiển thị kết quả.

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 21


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
4.2.Lựa chọn linh kiện
4.2.1. Máy biến áp

Lựa chọn động cơ12V DC
Động cơ 12v dc có dịng định mức50mA-400mA và dùng biến áp có dòng phù
hợp cỡ vài A
Lựa chọn biến áp
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến
đổi 1 hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành 1 hệ thống dịng điện ở
điện áp khác với tần số khơng thay đổi.
Do vậy máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ
không biến đổi năng lượng.
Nếu 1 cuộn dây được đặt vào 1 nguồn điện áp xoay chiều (gọi là cuộn dây sơ cấp),
thì sẽ có 1 từ thơng sinh ra với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và số vòng
dây quấn sơ cấp.
Từ thông này sẽ mắc vào các cuộn dây quấn khác: (cuộn dây thứ cấp) và cảm ứng
trong cuộn dây thứ cấp có 1 sức điện động mới, có giá trị phụ thuộc vào số vịng
dây quấn thứ cấp.
Với tỷ số tương ứng giữa số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp, chúng ta sẽ có tỉ lệ tương
ứng giứa điện áp sơ cấp và thứ cấp.
Cấu tạo máy biến áp
Máy biến áp có những bộ phận chính sau:
+ Lõi thép (mạch từ), dây quấn và vỏ máy.
Lõi máy biến áp dùng làm mạch từ, để dẫn từ thông, đồng thời làm khung để đặt
dây quấn. Thông thường để giảm tổn hao do dịng điện xốy sinh ra, lõi thép cấu
tạo gồm các lá thép kỹ thuật điện (tole silic) dày 0.35mm ghép lại đối với máy
biến áp hoạt động ở tần số đến vài trăm HZ.

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 22

Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử

Hình 4.2: cấu tạo máy biến áp
Các hệ thức (tỉ số) của máy biến áp):
+ Hệ thức điện áp

Hình 4.3 ký hiệu máy biến áp
Gọi NP, NS là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp
UP, IP là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp
US, IS là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn thứ cấp
Tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với tỷ số vòng dây.
+ hệ thức công suất:
Công suất cung cấp cho mạch sơ cấp là:
P1 = UP.IP.cos α1
Công suất cung cấp cho mạch thứ cấp là:
P2 = Us.Is.cos α2
Nếu bỏ qua sự tiêu hao trên cuộn dây và lõi từ. Công suất cung cấp cho cuộn sơ
cấp sẽ nhận được 100% ở cuộn thứ cấp
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 23


Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
P1 = P2

suy ra Up.Ip.cos α1 = Us.Is.cos α2

Do biến áp có: α1 = α2

nên cos α1 = cosα2

Suy ra: Up.Ip = Us.Is
+ Hệ thức trở kháng (tổng trở)
Gọi Z1 và Z2 là tổng trở ngõ vào và ngõ ra của biến áp:
Z1 = (1)
Z2 =

(2)
= = = ( )2

Suy ra:

= ()2

Vậy
+ Nếu: > 1: là máy tăng áp
+ Nếu: < 1: là máy hạ áp

4.2.2. IC họ 78xx
- Cấu tạo và hình dạng của IC họ 78xx

Hình 4.4: Hình dạng IC 78xx
Nhìn từ trái qua phải thì lần lượt là chân số 1,2,3 của IC.
GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 24

Trường Đại học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện tử
+ Chân số 1: Input (chân vào)
+ Chân số 2: GND (nối mass)
+ Chân số 3: Output (chân ra)
Kiểu đóng vỏ như hình vẽ trên là kiểu

TO.220

78xx là họ IC ổn áp có chức năng tạo điện áp ở đầu ra cố định ở mức +xx.
+ 78 là họ IC lấy ra điện áp dương (+)
+ XX là 2 số của điện áp lấy ra.
Ví dụ: 7805 là IC ổn áp lấy ra điện áp +12V
7812 là IC ổn áp lấy ra điện áp +12V.
Cách mắc 78xx trong mạch:

Sơ đồ mắc IC 78xx trong mạch
( Chú ý: Điện áp cấp cho chân số 1 của IC 78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn định
từ 3 đến 5V. Ví dụ ta muốn ổn định điện áp ra là 9V thì ta phải cấp cho chân số 1
của IC 7809 là từ 12V đến 15V).
Những dạng seri của 78xx:
+ LM 7805 IC ổn áp +5V
+ LM 7806 IC ổn áp +6V
+ LM 7808 IC ổn áp +8V
+ LM 7809 IC ổn áp +9V

Dòng 1A

+ LM 7812 IC ổn áp +12V

+ LM 7815 IC ổn áp +15V
+ LM 7818 IC ổn áp +18V
+ LM 7824 IC ổn áp +24V.
Cách xác định chân IC họ 78xx

GVHD: Trần Thị Ngoạt

Trang 25