CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. 1 Bộ vi điều khiển 89C51:
Bắt đầu xuất hiện vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, hiện đã có tới hàng trăm biến
thể (derrivatives) được sản xuất bởi hơn 20 hãng khác nhau, trong đó phải kể đến các đại
gia trong làng bán dẫn (Semiconductor) như ATMEL, Texas Instrument,

Philips,

Analog Devices… Tại Việt Nam, các biến thể của hãng ATMEL là AT89C51,
AT89C52, AT89S51, AT89S52… đã có thời gian xuất hiện trên thị trường khá lâu và có
thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi điều khiển 8 bit.

Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát cấu trúc AT89.

2


 Ngắt( interrupt):
8051 chỉ có một số lượng khá ít các nguồn ngắt (interrupt source) hoặc có thể gọi là
các nguyên nhân ngắt. Mỗi ngắt có một vector ngắt riêng, đó là một địa chỉ cố định nằm
trong bộ nhớ chương trình, khi ngắt xảy ra, CPU sẽ tự động nhảy đến thực hiện lệnh nằm
tại địa chỉ này.
Với 8052, ngồi các ngắt trên cịn có thêm ngắt của timer2 (do vi điều khiểnnày
có thêm timer2 trong số các ngoại vi onchip).
Mỗi ngắt được dành cho một vector ngắt kéo dài 8byte. Về mặt lý thuyết, nếu
chương trình đủ ngắn, mã tạo ra chứa đủ trong 8 byte, người lập trình hồn tồn có thể
đặt phần chương trình xử lý ngắt ngay tại vector ngắt. Tuy nhiên trong hầu hết các trường
hợp, chương trình xử lý ngắt có dung lượng mã tạo ra lớn hơn
8byte nên tại vector ngắt, ta chỉ đặt lệnh nhảy tới chương trình xử lý ngắt nằm ở vùng nhớ
khác. Nếu không làm vậy, mã chương trình xử lý ngắt này sẽ lấn sang, đè vào vector ngắt
kế cận.

Bảng tóm tắt các ngắt trong 8051 như sau:
Bảng 1.1: Các cấu trúc ngắt trong 8051.

3


Bảng 1.2: Thanh ghi IE trong 8051.

Để cho phép một ngắt, bit tương ứng với ngắt đó và bit EA phải được đặt bằng 1.
Thanh ghi IE là thanh ghi đánh địa chỉ bit, do đó có thể dùng các lệnh tác động bit để tác
động riêng rẽ lên từng bit mà không làm ảnh hưởng đến giá trị các bit khác. Cờ ngắt hoạt
động độc lập với việc cho phép ngắt, điều đó có nghĩa là cờ ngắt sẽ tự động đặt lên bằng 1
khi có sự kiện gây ngắt xảy ra, bất kể sự kiện đó có được cho phép ngắt hay không. Do
vậy, trước khi cho phép một ngắt, ta nên xóa cờ của ngắt đó để đảm bảo sau khi cho phép,
các sự kiện gây ngắt trong q khứ khơng thể gây ngắt nữa.
8051 có 2 ngắt ngoài là INT0 và INT1. Ngắt ngoài được hiểu là ngắt được gây ra
bởi sự kiện mức logic 0 (mức điện áp thấp, gần 0V) hoặc sườn xuống (sự chuyển
mức điện áp từ mức cao về mức thấp) xảy ra ở chân ngắt tương ứng (P3.2 với ngắt ngoài 0
và P3.3 với ngắt ngoài 1). Việc lựa chọn kiểu ngắt được thực hiện bằng các bit IT (Interrupt
Type) nằm trong thanh ghi TCON. Đây là thanh ghi điều khiển timer nhưng 4 bit LSB (bit
0..3) được dùng cho các ngắt ngồi.

Khi bit ITx = 1 thì ngắt ngồi tương ứng được chọn kiểu là ngắt theo sườn xuống,
ngược lại nếu bit ITx = 0 thì ngắt ngồi tương ứng được sẽ có kiểu ngắt là ngắt theo
4


mức thấp. Các bit IE là các bit cờ ngắt ngồi, chỉ có tác dụng trong trường hợp kiểu ngắt
được chọn là ngắt theo sườn xuống. Khi kiểu ngắt theo sườn xuống được chọn thì ngắt sẽ
xảy ra duy nhất một lần khi có sườn xuống của tín hiệu, sau đó khi tín hiệu ở mức thấp,

hoặc có sườn lên, hoặc ở mức cao thì cũng khơng có ngắt xảy ra nữa cho đến khi có sườn
xuống tiếp theo. Cờ ngắt IE sẽ dựng lên khi có sườn xuống và tự động bị xóa khi CPU bắt
đầu xử lý ngắt. Khi kiểu ngắt theo mức thấp được chọn thì ngắt sẽ xảy ra bất cứ khi nào tín
hiệu tại chân ngắt ở mức thấp. Nếu sau khi xử lý xong ngắt mà tín hiệu vẫn ở mức thấp thì
lại ngắt tiếp, cứ như vậy cho đến khi xử lý xong ngắt lần thứ n , tín hiệu đã lên mức cao rồi
thì thơi khơng ngắt nữa. Cờ ngắt IE trong trường hợp này khơng có ý nghĩa gì cả.Thơng
thường kiểu ngắt hay được chọn là ngắt theo sườn xuống.
 Bộ định thời/Bộ đếm (Timer/Counter):
8051 có 2 timer tên là timer0 và timer1. Các timer này đều là timer 16bit, giá trị đếm
max do đó bằng 216 = 65536 (đếm từ 0 đến 65535).
Hai timer có ngun lý hoạt động hồn toàn giống nhau và độc lập. Sau khi cho phép
chạy, mỗi khi có thêm một xung tại đầu vào đếm, giá trị của timer sẽ tự động được tăng lên
1 đơn vị, cứ như vậy cho đến khi giá trị tăng lên vượt quá giá trị max mà thanh ghi đếm
có thể biểu diễn thì giá trị đếm lại được đưa trở về giá trị min (thông thường min = 0).
Sự kiện này được hiểu là sự kiện tràn timer (overflow) và có thể gây ra ngắt nếu ngắt
tràn timer được cho phép (bit ETx trong thanh ghi IE = 1). Việc cho timer chạy/dừng được
thực hiện bởi các bit TR trong thanh ghi TCON (đánh địa chỉ đến từng bit).
Bảng 1.3: Thanh ghi TCON.

Khi bit TRx = 1, timerx sẽ đếm, ngược lại khi TRx = 0, timerx sẽ khơng đếm mặc
dù vẫn có xung đưa vào. Khi dừng không đếm, giá trị của timer được giữ nguyên. Các bit
TFx là các cờ báo tràn timer, khi sự kiện tràn timer xảy ra, cờ sẽ được tự động đặt lên bằng
1 và nếu ngắt tràn timer được cho phép, ngắt sẽ xảy ra. Khi CPU xử lý ngắt tràn timerx, cờ
ngắt TFx tương ứng sẽ tự động được xóa về 0. Giá trị đếm 16bit của timerx được lưu trong
5


hai thanh ghi THx (byte cao) và TLx (byte thấp). Hai thanh ghi này có thể ghi/đọc được bất
kỳ lúc nào. Tuy nhiên nhà sản xuất khuyến cáo rằng nên dừng timer (cho bit TRx = 0)
trước khi ghi/đọc các thanh ghi chứa giá trị đếm. Các timer có thể hoạt động theo nhiều

chế độ, được quy định bởi các bittrong thanh ghi TMOD (không đánh địa chỉ đến từng bit).
Để xác định thời gian, người ta chọn nguồn xung nhịp (clock) đưa vào đếm trong
timer là xung nhịp bên trong (dành cho CPU). Nguồn xung nhịp này thường rất đều đặn (có
tần số ổn định), do đó từ số đếm của timer người ta có thể nhân với chu kỳ xung nhịp để
tính ra thời gian trơi qua. Timer lúc này được gọi chính xác với cái tên “timer”, tức bộ định
thời. Để đếm các sự kiện bên ngoài, người ta chọn nguồn xung nhịp đưa vào đếm trong
timer là tín hiệu từ bên ngồi (đã được chuẩn hóa về dạng xung vng (0V/5V).
Các tín hiệu này sẽ được nối với các bit cổng có dồn kênh thêm các tính năng
T0/T1/T2. Khi có sự kiện bên ngồi gây ra thay đổi mức xung ở đầu vào đếm, timer sẽ
tự động tăng lên 1 đơn vị giống như trường hợp đếm xung nhịp bên trong. Lúc này, timer
được gọi chính xác với cái tên khác: “counter”, tức bộ đếm (sự kiện). Nhìn vào bảng mơ tả
thanh ghi TMOD bên trên, ta có thể nhận thấy có 2 bộ 4 bit giống nhau (gồm GATEx,
C/Tx, Mx0 và Mx1) dành cho 2 timer0 và 1. Ý nghĩa các bit là như nhau đối với mỗi timer.
Bit GATEx quy định việc cho phép timer đếm (run timer). Nếu GATEx =0,
timerx sẽ đếm khi bit TRx bằng 1, dừng khi bit TRx bằng 0. Nếu GATEx = 1, timerx sẽ
chỉ đếm khi bit TRx = 1 và tín hiệu tại chân INTx = 1, dừng khi một trong hai điều kiện
trên khơng cịn thỏa mãn. Thông thường người ta dùng timer với GATE = 0, chỉ dùng timer
với GATE = 1 trong trường hợp muốn đo độ rộng xung vì lúc đó timer sẽ chỉ đếm thời gian
khi xung đưa vào chân INTx ở mức cao. Bit C/Tx quy định nguồn clock đưa vào đếm trong
timer. Nếu C/Tx = 0, timer sẽ được cấu hình là bộ định thời, nếu C/Tx = 1, timer sẽ được
cấu hình là bộ đếm sự kiện. Hai bit còn lại (Mx0 và Mx1) tạo ra 4 tổ hợp các giá trị
(00,01,10 và 11) ứng với 4 chế độ hoạt động khác nhau của timerx.
Trong 4 chế độ đó thường chỉ dùng chế độ timer/counter 16bit (Mx1 = 0,
Mx0 = 1) và chế độ Auto Reload 8bit timer/counter (Mx1 = 1, Mx0 = 0).Trong chế độ
timer/counter 16bit, giá trị đếm (chứa trong hai thanh ghi THx và TLx) tự động được
tăng lên 1 đơn vị mỗi lần nhận được thêm một xung nhịp. Khi giá trị đếm tăng vượt quá
giá trị max =65535 thì sẽ tràn về 0, cờ ngắt TFx được tự động đặt = 1.
6

Chế độ này được dùng trong các ứng dụng đếm thời gian và đếm sự kiện. Trong chế
độ Auto Reload 8bit, giá trị đếm sẽ chỉ được chứa trong thanh ghi TLx, còn giá trị của
thanh ghi THx bằng một số n (từ 0 đến 255) do người lập trình đưa vào. Khi có thêm 1
xung nhịp, giá trị đếm trong TLx đương nhiên cũng tăng lên 1 đơn vị như bình thường. Tuy
nhiên trong trường hợp này, giá trị đếm lớn nhất là 255 chứ không phải 65535 như
trường hợp trên vì timer/counter chỉ cịn 8bit. Do vậy sự kiện tràn lúc này xảy ra nhanh hơn,
chỉ cần vượt quá 255 là giá trị đếm sẽ tràn. Cờ ngắt TFx vẫn được tự động đặt = 1 như
trong trường hợp tràn 16bit. Điểm khác biệt là thay vì tràn về 0, giá trị THx sẽ được tự
động nạp lại (Auto Reload) vào thanh ghi TLx, do đó timer/counter sau khi tràn sẽ có giá
trị bằng n (giá trị chứa trong THx) và sẽ đếm từ giá trị n trở đi. Chế độ này được dùng
trong việc tạo Baud rate cho truyền thông qua cổng nối tiếp.
Để sử dụng timer của 8051, hãy thực hiện các bước sau:
- Quy định chế độ hoạt động cho timer bằng cách tính tốn và ghi giá trị cho các bit
trong thanh ghi TMOD.
- Ghi giá trị đếm khởi đầu mong muốn vào 2 thanh ghi đếm THx và TLx. Đôi khi ta
không muốn timer/counter bắt đầu đếm từ 0 mà từ một giá trị nào đó để thời điểm tràn gần
hơn, hoặc chẵn hơn trong tính tốn sau này. Ví dụ nếu cho timer đếm từ 15535 thì sau
50000 xung nhịp (tức 50000 micro giây với thạch anh
12MHz) timer sẽ tràn, và thời gian một giây có thể dễ dàng tính ra khá chính xác = 20 lần
tràn của timer (đương nhiên mỗi lần tràn lại phải nạp lại giá trị (15535).
- Đặt mức ưu tiên ngắt và cho phép ngắt tràn timer (nếu muốn).
- Dùng bit TRx trong thanh ghi TCON để cho timer chạy hay dừng theo ý muốn.

7


1.2 IC photocoupler 6N137:
Photocoupler là loại linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm một led và một photo diode
cùng cổng logic nand. Được sử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay
công suất như khối cơng suất nhỏ (dịng nhỏ, điện áp 5V) với khối điện áp lớn dịng lớn và

áp lớn.

Hình 1.2: Hình vẽ-sơ đồ chân và bảng chân trị của

IC optocoupler (loại

6N317).

Nguyên lý hoạt động của optocoupler: khi cung cấp 5V vào chân số 2, LED phía
trong Opto nối giữa chân số 2 và 3 sáng, xảy ra hiệu ứng quang điện dẫn đến chân 8 thông
nguồn vào cổng nand, mức logic ngõ ra tại chân 6 tùy thuộc vào tín hiệu so sánh ở chân 7
và được xác định theo bảng chân trị.

1.3 IC L7805:
78xx là loại linh kiện dùng để biến đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp tùy thuộc
vào đặc điểm của từng loại họ 78.
- L7805 là loại linh kiện dùng để tạo ra điện áp 5V.

H ì n h 1.4: S ơ đ ồ c h â n c ủ a I C 7 8 x x.
8


9


Sơ đồ chân của 7805: chân 1 là chân điện áp vào(V in), chân 2 (chân mass GND),
chân 3( chân điện áp ra V out).

Hình 1.3: Hình vẽ thực tế của 78xx.

1.4 IC IR2101:
- Chịu được dòng điện âm dV/dt.
- Dải cấp cho cổng điều khiển từ 10V-20V.
- Khóa điện áp thấp.
- 3,3V, 5V và 15V là đầu vào cổng logic tương ứng.
- Trễ lan truyền trên cả hai kênh.

Hình 1.5: Sơ đồ chân IC IR2101.

10


Hình 1.6: Cấu trúc bên trong IC IR2101.
Bảng 1.4: Các đặc tính điện động IC IR2101.

11


Bảng 1.5: Các đặc tính điện tĩnh IC IR2101.

Bảng 1.6: Chú thích chân linh kiện IC IR2101.

12


1.5 MOSFET:
 Giới thiệu về Mosfet:
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor
thơng thường mà ta đã biết, Mosfet có ngun tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để

tạo ra dịng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuếch đại các
nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn
máy tính .

H ì n h 1.7: H ì n h v ẽ t h ự c t ế c ủ a M o s f e t

 Kí hiệu và cấu tạo c ủ a M o s f e t:
 Kí hiệu:

H ì n h 1.8: K ý h i ệ u- s ơ đ ồ c h â n t ư ơ n g đ ư ơ n g g i ữ a M o s f e t v à Tr a n s i s t o r
13


 Cấu tạo của Mosfet

Hình 1.9: Cấu tạo của mosfet

G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N
được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền
bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G.
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vơ cùng lớn ,
cịn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S
( UGS).
Khi điện áp UGS= 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng
từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.

14

 Nguyên tắc hoạt động của Mosfet:
M ạ c h đ i ệ n t h í n gh i ệ m :

Hình 1.10: Mạch điện thí nghiệm hoạt động của mosfet.

Thí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của
Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn khơng sáng nghĩa là khơng
có dịng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.
Khi cơng tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V
=> đèn Q dẫn => bóng đèn D sáng.
Khi cơng tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q dẫn =>
chứng tỏ khơng có dịng điện đi qua cực GS.
Khi cơng tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V => Đèn Q
tắt => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : Điện áp đặt vào chân G không tạo ra dịng GS
như trong Transistor thơng thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => Làm cho điện trở
RDS giảm xuống .
 IRF540: Là mosfet loại N:
- Điện áp hoạt động cực đại: Umax = 100v, dòng tối đa: Imax = 22A.
- Những ứng dụng:
+Bộ biến đổi DC - DC hiệu quả cao.
+UPS và điều khiển mô tơ.
15


1.6 Động cơ một chiều :
 Khái niệm:
Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết bị điện từ quay,
làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dịng điện

chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm
dây dẫn chuyển động. Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng.
 Ưu điểm của động cơ một chiều:
Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát
điện trong những điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện
một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải. Nếu như bản thân động cơ không đồng
bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi
kèm (như bộ biến tần....) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều khơng những có thể điều
chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại
đạt chất lượng cao. Ngày nay hiệu suất của động cơ điện một chiều công suất nhỏ khoảng
75% - 85%, ở động cơ điện công suất trung bình và lớn khoảng 85% - 94% .Cơng suất
lớn nhất của động cơ điện một chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm
cho đến 1000v. Hướng phát triển là cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của
động cơ và chế tạo những máy cơng suất lớn hơn đó là cả một vấn đề rộng lớn và phức tạp
vì vậy với vốn kiến thức cịn hạn hẹp của mình trong phạm vi đề tài này em không thể đề
cập nhiều vấn đề lớn mà chỉ đề cập tới vấn đề thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ có đảo chiều
của động cơ một chiều kích từ độc lập.
Phương pháp được chọn là bộ băm xung ... đây có thể chưa là phương pháp mang lại
hiệu quả kinh tế cao nhất nhưng nó được sử dụng rộng rãi bởi những tính năng và đặc điểm
mà ta sẽ phân tích và đề cập sau này.
 Cấu tạo của động cơ điện một chiều:
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh (stato) và phần
động (roto).
- phần tĩnh hay stato: Hay cịn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ
trường. Gồm có mạch từ và dây cuốn kích thích lồng ngồi mạch từ( nếu động cơ được
kích từ bằng nam châm điện).
16


Mạch từ được làm bằng sắt từ (thép đúc, thép đặc ).

Dây quấn kích thích hay cịn gọi là dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ
Các cuộn dây điện từ này được nối tiếp với nhau.
- Phần quay hay roto:
Là phần sinh ra suất điện động . Gồm có mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ( lá
thép kĩ thuật) xếp lại với nhau. Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng(
làm bằng dây điện từ ).
Cuộn dây phần ứng gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một qui luật nhất
định. Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến
đồng gọi là phiến góp.
Các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi là cổ
góp hay vành góp.
- Các bộ phận khác:
+ 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 hay thép cacbon dày 0,5 đến
1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn
chặt vào vỏ máy nhờ các bulơng. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện
và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt
trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
+ Cực từ phụ:
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép
của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu
rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
+ Gông từ:
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong động cơ điện
nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép
đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

17

+ Nắp máy:
Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho
người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy cịn có tác dụng làm
giá đỡ phần quay ra ngồi. Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi
than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và
cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng
chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
 Ngun lý làm việc của động cơ điện một chiều:
Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng .
- Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thơng kích từ.
- Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần ứng .
Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có điện. Các
thanh dẫn có dịng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm roto quay. Chiều của
lực được xác định bằng qui tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do có
nhiều phiến góp, dịng điện giữ ngun làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi.
Khi roto quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư, chiều
của suất điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải, ở động cơ một chiếu suất điện
động Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện động .
Phương trình cân bằng điện áp :
U = Eư + Rư.Iư +Iư.

di
dt

 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen
quay của động cơ:
ω = f(M) hoặc n = f(M)

Trong đó :
ω - tốc độ góc(rad/s)

n – tốc độ quay (v/ph)
18


M – momen(Nm)

19


 Phân loại:
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta
phân loại theo cách kích thích từ các động cơ. Theo đó ứng với mỗi cách ta có các loại
động cơ điện loại:
Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:
-

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

-

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 .

-Kích thích độc lập:
Khi nguồn một chiều có cơng suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ
mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên :
I = Iư
- Kích thích song song:
Khi nguồn một chiều có cơng suất vơ cùng lớn và điện áp ko đổi, mạch kích từ
được mắc song song với mạch phần ứng nên
I = Iư +It
- Kích thích nối tiếp:
Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng cuộn kích từ có tiết diện lớn,
điện trở nhỏ, số vịng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có: I = Iư =It.
- Kích thích hỗn hợp: Ta có:

I = Iư +It

Với mỗi loại động cơ trênlà tương ứng với các đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều
khiển và ứng dụng là tương đối khác nhau phụ thuộc vào nhiều nhân tố, ở đề tài này ta chỉ
xét đên động cơ điện một chiều kích từ độc lập và biện pháp hữu hiệu nhất để điều khiển
loại động cơ này.

20


1.7 Lý thuyết điều chế độ rộng xung PWM:

 Khái niệm:

Trước khi tìm hiểu sâu chúng ta hãy tìm hiểu định nghĩa của PWM là gì? Phương
pháp điều chế PWM có tên tiếng anh là Pulse Width Modulation là phương pháp điều chỉnh
điện áp ra tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của
chuỗi xung vuông dẫn đếm sự thay đổi điện áp ra. Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần
số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hay hoặc là sườn âm.

Hình 1.11: Đồ thị dạng xung điều chế PWM.

- Sơ đồ nguyên tắc điều khiển tải dùng PWM

21