xây dựng sơ đồ khối cho mạch điều khiển xe rải nhựa

Mục lục
Trang
Lời nói đầu 4
Chơng I: Giới thiệu chung về máy rải bêtông nhựa ASPHALT 5
I. Tổng quan về máy rải bêtông nhựa. 5
1.Máy rải bêtông nhựa 5
2.Phân loại máy rải bêtông nhựa 4
3.Quá trình làm việc của máy gồm các bớc 6
II.Một số thông số cơ bản của máy rải 7
1.Lực kéo cần thiết cho quá trình làm việc 7
2.Xác định lực kéo của máy rải 9
3.Công suất cần thiết của động cơ máy rải 9
4.Lực kéo của máy rải xuất phát từ lực bám 10
5.Năng suất của máy rải hoạt động liên tục 10
III.Máy rải bêtông nhựa SUPER-1800 SF 10
1.Máy rải bêtông nhựa SUPER 1800 SF của Đức 10
2.Bảng điều khiển của xe 12
IV.Yêu cầu của đề tài đợc giao 13
1.Theo yêu cầu của đề tài em cần thiết kế sơ đồ 13
điều khiển cho xe rải bêtông ASPHALT
SUPER1800- SF với các nhiệm vụ chính sau
2.Nguyên lý điều khiển 14
Chơng II. Giới thiệu chung về băm áp một chiều 15
I. Định nghĩa 15
II. Băm áp một chiều nối tiếp 15
1.Nguyên lý băm áp một chiều nối tiếp 15
1
2. Mạch điều khiển băm áp một chiều 17
3. Mạch điều khiển băm áp một chiều 18
A. Khâu tạo tần số. 19
1. Tạo điện áp tam giác bằng dao động đa hài 21

2. Tạo điện áp tam giác bằng tích phân sóng vuông 22
3. Tạo điện áp tam giác bằng dao động tích thoát 24
4. Mạch tạo điện áp tam giác dùng IC566 26
5. Mạch dao động dùng IC567 28
6. Tạo điện áp tam giác vuông 31
B. Khâu so sánh 31
C. Khâu
khuếch đại 34
1. Mạch khuếch đại cho van động lực là tranzitor 34
2. Bộ băm áp một chiều với van động lực là Tranzito 36
3. Lựa chọn van động lực 36
Chơng IV. Giới thiệu về KĐTT (Op-amp) 38
I. Giới thiệu về KĐTT 38
II. Các thông số cơ bản của KĐTT 39
1. Bộ khuếch đại đảo 39
2. Bộ khuếch đại không đảo 40
3. Mạch lặp lại điện áp 41
4. Một số mạch khác và ứng dụng 42
2
Chơng V. Xây dựng sơ đồ khối cho mạch điều khiển xe rải nhựa 53
I.Phơng trình hàm điều khiển cho U
đk
53
II. Sơ đồ mạch điều khiển 56
1.Khối mạch tạo trung tính giả(hình 25) 56
2. Khối tạo sóng tam giác.(Hình 26) 57
3. Hàm điều khiển(Hình 28) 58
4. Khối so sánh (hình 29) 59
5. Khối khuếch đại (hình 30) 60
Chơng VI. Tính toán lựa chọn các thiết bị 62

1. Đặc điểm của thiết bị điều khiển 62
2.Tính tầng khuếch đại cuối cùng 63
3. Tính chọn tầng so sánh 66
4.Tính chọn khối tạo sóng tam giác 67
5.Tính chọn khối điều khiển 69
Chơng VII. Mạch điều khiển rung và đầm rung. 71
1.Khối tạo sóng tam giác 71
2.Sơ đồ khối tạo tần, so sánh và khuếch đại 72
3
Lời Nói đầu
Trong những năm gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu về quy mô, chất l-
ợng và tiến độ thi công xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu đ-
ờng và thuỷ lợi, sân bay bến cảng n ớc ta đã và đang áp dụng nhiều công
nghệ mới sử dụng thiết bị thi công tiên tiến của nhiều nớc trên thế giới.
Một trong số những thiết bị mới đợc sử dụng đắc lực cho xây dựng cầu
đờng là xe rải bêtông nhựa ASPHALT. Xe rải nhựa có rất nhiều loại và đợc
nhập từ nhiều nớc. Gía thành của mỗi chiếc xe này rất cao,vì vậy để tránh
hỏng hóc đòi hỏi đội ngũ công nhân vận hành cần lắm vững về quy trình
điều khiển xe. Để giảm bớt chi phí sửa chữa và giá thành của xe chúng ta cần
tìm hiểu công nghệ để từng bớc tự chế tạo xe.
Từ nhu cầu thực tế về xe rải nhựa, em đã nhận đợc đồ án với yêu cầu
thiết kế mạch điều khiển lái xe rải nhựa dùng linh kiện điện tử rời. Chắc chắn
rằng đồ án của em còn có thiếu sót nên em rất mong đợc sự chỉ bảo của các
thầy để em có thể thực hiện tốt trong thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn.
4
Chơng I . giới thiệu chung Về máy rải bêtông
nhựa asphalt
I. Tổng quan về máy rải bêtông nhựa.
1.máy rải bê tông nhựa: Dùng để rải đều bêtông nhựa khi làm đờng mới

hay sửa chữa lớp mặt đờng. Theo kết cấu của máy rải bê tông nhựa chia
thành hai loại bánh lốp và bánh xích. Một vài loại máy rải bêtông nhựa ngoài
cơ cấu di chuyển bằng bánh xích còn có cơ cấu di chuyển phụ bằng bánh
lốp. Tuỳ theo mục đích sử dụng còn chia thành hai loại máy rải loại nặng và
loại nhẹ. Máy rải bêtông nhựa loại nặng với nặng suất từ 100 t/h đến 200 t/h
thờng dùng khi khối lợng công việc lớn và đòi hỏi chất lợng rải cao, còn loại
nhẹ có năng suất từ 25 đến 50 t/h sử dụng khi khối lợng bêtông nhựa rải
không lớn và chất lợng không đòi hỏi cao.
Ngoài công việc rải thảm, máy còn có thể sử dụng để rải các hỗn hợp
khác có pha chất kết dính.
Yêu cầu của máy rải thảm là các hỗn hợp cần đợc rải thành những lớp
có chiều dày quy định, tạo bề mặt đờng nhựa cao cấp có độ bằng phẳng,
nhẵn và tuổi thọ cao, chịu đợc những biến dạng ngang và biến dạng dọc của
mặt đờng.
2.Phân loại máy rải bêtông nhựa: Có nhiều cách phân loại:
-Dựa vào kết cấu di chuyển: Có loại bánh xích và bánh lốp.
5
-Theo nguyên tắc truyền động: Có loại truyền động cơ khí, có loại
truyền động thuỷ lực.
-Theo năng suất và chiều rộng vệt rải có thể chia thành các loại:
+, Máy rải thảm có chiều rộng hẹp: Dùng rải vỉa hè, hoặc đờng hẹp;
năng suất 25 T/h, bề rộng đờng b = 2 ữ3 m.
+, Máy rải thảm trung bình: Năng suất 100 ữ 150 T/h; b = 3,75 ữ4,5m.
+, Máy rải thảm rộng: Năng suất 200 ữ 250 T/h; b = 5 ữ 7,5 m.
+, Máy rải thảm rất rộng: Năng suất 300 ữ 400 T/h; b = 8 ữ 12 m.
3.Quá trình làm việc của máy gồm các bớc:
1. Nhận bêtông nhựa vào thùng chứa.
2. Hỗn hợp chuyển tới vít tải cấp liệu nhờ bộ phận cào hoặc
bằng vít tải chuyển liệu.
3. Vít cấp liệu rải đều hỗn hợp theo chiều rộng dải đờng.

4. Dàn đều và lèn chặt bằng tấm đầm lèn chặt.
5. Hoàn thiện bề mặt bằng tấm là nhẵn.
Khi xe tự đổ trút bê tông nhựa vào thùng chứa thì máy rải vẫn làm
việc bình thờng. Các bánh xe sau của xe tựa vào hai con lăn và máy rải đẩy
xe tải tự đổ về phía trớc. Khi ấy việc truyền động tới các bánh sau của xe tải
đợc ngắt
Các tấm cào làm việc phía trên của hai máy cào chuyển động trên đáy
thùng chứa. Tại thành sau của thùng có tấm chắn để điều chỉnh bêtông nhựa
từ thùng chứa. Vít cấp liệu phân phối bêtông nhựa đều theo chiều rộng của
lớp áo đờng. Việc rải đều lớp bêtông nhựa là do điều chỉnh cửa chắn cho
phép chuyển bêtông nhựa về hai phía với số lợng khác nhau và do vít cấp liệu
đợc dẫn động và làm việc độc lập.
Tấm lèn chặt có nhiệm vụ đầm lèn chặt hỗn hợp, còn tấm là nhẵn
dùng để là phẳng lớp hỗn hợp. Tấm lèn chặt có nhiệm vụ: Gạt lớp bêtông
6
nhựa thừa khi máy di chuyển về phía trớc, và lèn chặt lớp này khi chuyển
động tịnh tiến theo phơng thẳng đứng. Tấm lèn chặt hoạt động nhờ hai trục
lệch tâm đợc dẫn từ động cơ của máy rải.
Tấm là phẳng điều chỉnh mặt cắt ngang và chiều dày lớp thảm nhựa,
là phẳng lớp bề mặt, ngăn ngừa hỗn hợp bị lồi, bị trợt. Tất cả cơ cấu làm việc
treo trên hai càng máy tạo ra áp lực khoảng 0,02 Mpa đè lên lớp nhựa. Nhờ
có các tấm lèn chặt và là phẳng mà lớp bêtông nhựa đợc đầm chặt tơng đơng
với một xe lu 5t đầm 3 - 5 lợt. Đó là một trong những u điểm cơ bản của máy
rải bêtông nhựa.
Để tránh bêtông nhựa bị dính vào tấm là phẳng, nó cần đợc đốt nóng
nhờ bộ phận chuyên dùng.
II. Một số thông số cơ bản của máy rải.
1. Lực kéo cần thiết cho quá trình làm việc của máy.
a, Lực cản di chuyển máy, kể cả đến độ nghiêng của mặt đờng:
W

1
= (G
m
+ G
b
). (f
1
+ i) (kg).
Trong đó: G
m
trọng lợng của máy rải (kg).
G
b
trọng lợng của hỗn hợp bêtông nhựa (lấy bằng trọng lợng ô
tô tự đổ, kg).
f
1
hệ số cản di chuyển của máy trên nền, f
1
= 0,03 ữ 0,07
i độ nghiêng lớn nhất của đờng, i = 0.07
b, Lực cản ma sát của các bộ phận làm việc theo hớng hỗn hợp đợc rải:
W
2
= G
c
. f
2
(kg)
Trong đó: +G

c
trọng lợng của các bộ phận làm việc, kg
+f
2
hệ số ma sát trợt, f
2
= 0,5 ữ 0,6
c, Lực cản do di chuyển khối hỗn hợp trớc thanh dầm:
W
3
= G
h
. f
3
(kg).
Trong đó: G
h
trọng lợng của khối hỗn hợp (kg).
7
f
3
hệ số ma sát trong hỗn hợp; f
3
= 0.7 ữ 0,8
d, Lực cản phát sinh khi cắt dòng hỗn hợp chảy ra khỏi phễu (đối với máy rải
có phễu rải không đáy).
W
4
= K
c

. F . h . (kg)
Trong đó:
K
c
lực cản riêng của khối bêtông nhựa rơi xuống; K
c
= 7500 kg/m
2
F diện tích tiết diện ở cửa ra của phễu, ( m
2
)
h chiều cao của khối bêtông trong phễu (m)
trọng lợng riêng của hỗn hợp, = 1800 (kg/m
2
)
diện tích tiết diện ở cửa ra F = b l
l chiều dài khối bêtông (m)
b chiều rộng lớp rải (m)
e, Lực cản phát sinh khi ô tô tự đổ vào chất liệu và lùi ra:
W
5
= G
ô
*(f
0
+ i) (kg)
Trong đó: G
ô
trọng lợng của ô tô tự đổ (kg)
f

o
: hệ số cản lăn f
0
= 0,018 khi nền đất tốt.
i: độ dốc nghiêng của đờng .
f, Lực cản do khởi động (di chuyển cả máy) có kể cả khi ô tô tỳ vào hệ thống
con lăn.
W
6
=
1
.
t
V
g
GGG
mobm
++
(kg).
Trong đó: g gia tốc lực, (m/s
2
)
t
1
thời gian tăng tốc (s)
Vậy tổng trở lực cản chung khi máy làm việc là
W
c
= W
1

+ W
2
+ W
3
+ W
4
+ W
5
+ W
6
(kg)
8
2. Xác định lực bám của máy rải.
W
b
= G
m
.
b
(kg)
Trong đó:
b
hệ số bám của xích xuống nền
b
= 0,3 ữ 0,5
3. Tính công suất cần thiết của động cơ máy rải.
P = P
1
+ P
2

+ P
3
+ P
4
+ P
5
+ P
6
(kw).
Trong đó: P
1
công cho việc di chuyển toàn bộ máy (kw).
P
1
=
21
60.102
.

vW
(kw)
W tổng tr lực cản.
V tốc độ làm việc cực đại của máy.
1

hiệu suất của cơ cấu di chuyển n
1
= 0,7 ữ 0,9
2

hiệu suất truyền động từ động cơ đến bánh sau chủ động.
P
2
công suất cần thiết để dẫn động băng tấm gạt
P
2
=


.370
LN
(kw)
N năng suất của máy rải thảm T/h
L đoạn đờng di chuyển hỗn hợp lớn nhất (m)

hệ số kể đến tổn hao hỗn hợp qua thiết bị rải, với băng tải gạt,

=1

hệ số đặc trng cho tính chất của hỗn hợp rải , đối với thảm bêtông

= 2 ữ3
P
3
Công suất cần thiết để dẫn động băng vít rải, đợc tính tơng tự nh
cho băng tấm gạt. ở đây chọn

= 0.6; L = 0,5B (B chiều rộng khổ rải)

= 5

P
4
Công suất cần thiết cho việc dẫn động thanh là:
P
4
=

.60.102
nBA
(kw)
A công tiêu hao tổng cộng A = A
1
+ A
2
với
A
1
công sinh ra của lực ma sát trong một vòng quay của trục
dẫn động.
9
A
2
công để đầm chặt hỗn hợp trong 1 vòng quay của trục dẫn
động.
4. Lực kéo của máy rải xuất phát từ điều kiện bám.
W
k
=
bm
m

G
v
P


.
102.60
1

5. Năng suất của máy rải họat động liên tục.
N
sd
= B.h.v
m
.

.k
tg
(T/h).
N = B.v
m
.k
tg
(m
2
/h)
Trong đó:
B là chiều rộng lớp rải thảm (m)
h là chiều dày lớp rải
v

m
tốc độ làm việc của máy
k
tg
hệ số sử dụng thời gian, k
tg
= 0,7 ữ 0.95

trọng lợng riêng của hỗn hợp rải, (T/m
3
)
III. Máy rải bêtông nhựa SUPER-1800 SF.
1.Máy rải bêtông nhựa SUPER - 1800 SF của Đức
Trên hình 1 trình bày máy rải bêtông nhựa SUPER -1800 SF của Đức.
Đặc điểm của loại máy này là có trang bị thùng chứa nhũ tơng và dàn phun
nhũ tơng để phun lớp lót trớc khi rải lớp bêtông nhựa. Trên máy cũng trang
bị vít tải cấp liệu, nhng bố trí hai vít tải cấp liệu từ thùng chứa bêtông nhựa
tới khoang rải mà không dùng phơng pháp cào nh các máy khác. Tất cả các
cơ cấu, kể cả cơ cấu di chuyển bánh xích của máy đều dẫn động bằng bơm
thuỷ lực từ nguồn năng lợng của động cơ điêzen có công suất 160 kw. Động
cơ điêzen đồng thời làm quay máy phát điện, cung cấp điện năng cho hệ
thống làm nóng các tấm là nhẵn và lèn chặt. Tấm là nhẵn có bộ phận điều
chỉnh chiều cao lớp rải bằng điện tử thuỷ lực. Tấm lèn chặt bố trí đầm
thuỷ lực vô cấp (từ 0 đến 1800 l/ phút).
10
Hình1. Máy rải bêtông nhựa SUPER 1800SF
Năng suất của máy rải bêtông nhựa tính theo công thức:
Q = 60Bhv
Trong đó: B-chiều rộng lớp nhựa rải, m.
h- chiều dày lớp nhựa, m.

v- tốc độ làm việc của máy, m/ ph.
-= 2,2 t/m3 khối lợng riêng của lớp bêtông nhựa đã lèn và là
phẳng.
Năng suất của các máy rải bêtông nhựa của các nớc nhập vào nớc ta
thờng từ 200 đến 450 t/h.
2.Bảng điều khiển của xe.
11

Hình 2. Sơ đồ bảng điều khiển của xe.
Bảng điều khiển của xe đợc chia làm 2 phần nửa bên trái và nửa bên
phải hoạt động hầu nh độc lập với nhau.
Nửa trái của bảng điều khiển (hình trên) dùng để điều khiển hoạt động
bên trái của xe.
-Hàng trên cùng có hai núm công tắc, công tắc thứ nhất đóng ngắt hoạt
động, công tắc thứ hai để điều khiển tốc độ nhanh hay chậm (chế độ ngựa
phi và chế độ ngựa đi bộ).
-Hàng thứ 2 gồm có 2 công tắc để điều khiển và một biến trở xoay.
Công tắc thứ nhất để điều khiển chế độ rung, có hai chế độ đó là điều khiển
bằng tay (man) và tự động (auto), công tắc thứ hai để điều 2 dùng để điều
khiển đầm cũng có hai chế độ điều khiển bằng tay và tự động. Biến trở xoay
dùng để điều khiển cờng độ đầm gồm có 10 nấc.
-Hàng thứ 3 gồm 3 công tắc dùng để điều khiển bàn là, điều chỉnh độ
rộng, góc quay của bàn là cũng có hai chế độ bằng tay và tự động.
12
-Hàng thứ 4: Gồm có 3 công tắc, công tắc thứ nhất điều khiển nắp trái
của thùng chứa bêtông có thể điều khiển bằng tay hoặc tự động, công tắc thứ
hai và thứ ba điều khiển rãnh xoắn nhận bêtông.
-Hàng thứ 5: Gồm có 2 công tắc điều khiển, một để điều khiển xung
điện áp, một để điều khiển xoay tròn xe.
Phần giữa của bảng điều khiển dùng để điều khiển chung của toàn xe.

-Trên cùng có 3 đồng hồ chỉ thị đồng hồ thứ nhất thể hiện chế độ dầu của
bơm động lực, khi xe hoạt động dầu ở vạch xanh là đang hoạt động tốt, dầu ở
vạch vàng là mức nguy hiểm cần tắt máy.
-Đồng hồ thứ hai báo mức dầu.
-Đồng hồ thứ ba báo tốc độ xe chạy.
-Bên dới có một tay gạt và một núm điều chỉnh, tay gạt dùng để điều
chỉnh tốc độ chạy xe, núm điều chỉnh dùng để tạo tốc độ đặt giới hạn khi
chạy xe.
-Công tắc dùng để lựa chọn chiều xe chạy tiến và chạy lùi.
-Núm điều chỉnh bên dới để điều chỉnh rẽ trái, rẽ phải và đặt giới hạn
gồm có 10 nấc bên trái và 10 nấc bên phải.
Nửa bên phải của bảng điều khiển tơng tự nh bên trái dùng để điều
khiển bên phải của xe.
IV. Yêu cầu của đề tài đợc giao
1.Theo yêu cầu của đề tài em cần thiết kế sơ đồ điều khiển cho xe rải
bêtông ASPHALT SUPER1800- SF với các nhiệm vụ chính sau:
-Điều khiển xe chạy tiến và lùi.
-Điều khiển xe quay trái và quay phải.
-Điều khiển rung và đầm.
13
-Hệ thống truyền động của xe sử dụng động cơ thuỷ lực đợc điều
khiển tiết lu dầu từ van điện từ có điện thế thay đổi từ 0 ữ10V. Mỗi bên
bánh xích đợc truyền động nhờ một động cơ. Nếu van ở mức 0(V) xe dừng
hoạt động (khoá bơm), nếu van mở ở mức 10(V) xe làm việc với tốc độ tối
đa (bơm mở hoàn toàn), còn với các mức điện thế trung bình khác xe hoạt
động với các cấp tốc độ tơng ứng.
2.Nguyên lý điều khiển:
Muốn xe chạy tiến hay chạy lùi thì động cơ hai bên bánh xích của xe
phải đợc điều khiển để đạt đợc tốc độ giống nhau có nghĩa là lợng dầu cung
cấp cho bơm thuỷ lực ở hai bánh xích phải bằng nhau, muốn làm đợc điều

này ngời ta cần cấp hai tín hiệu điện áp bằng nhau vào hai van điện từ của
hai động cơ bánh xích.
Muốn xe quay trái, quay phải ta cần cấp 2 mức điện áp khác nhau vào 2
van điện từ của hai động cơ bánh xích. Giả sử muốn xe quay phải thì tốc độ
bánh xích bên trái phải lớn hơn tốc độ bánh xích bên phải và ngợc lại muốn
xe quay trái thì tốc độ bánh xích bên phải lớn hơn tốc độ bánh xích bên trái.
Tổng số van điện từ cho 2 động cơ bánh xích là 4 van. Hai van cho chạy
tiến và hai van cho chạy lùi. Việc chuyển đổi giữa chạy tiến và chạy lùi đợc
thực hiện nhờ công tắc chuyển đổi hai vị trí. Mức độ chênh điện áp, điện áp
càng nhiều thì tốc độ quay càng nhanh.
Nh vậy để có thể thay đổi điện áp cấp vào các van điện từ nói trên ta sử
dụng băm áp một chiều dùng khuếch đại thuật toán để điều khiển.
14
CHơng II. Giới thiệu chung về băm áp một chiều
I.Định nghĩa:
Băm áp một chiều là bộ biến đổi điện áp một chiều thành xung điện
áp. Điều chỉnh độ rộng xung điện áp, điều chỉnh đợc trị số trung bình điện áp
tải.
Các bộ băm áp một chiều có thể thực hiện theo sơ đồ mạch nối tiếp
(phần tử đóng cắt mắc nối tiếp với tải) hoặc theo sơ đồ mạch song song
(phần tử đóng cắt đợc mắc song song với tải). Thông thờng các bộ băm áp
một chiều hiện nay là các bộ băm áp nối tiếp. Trong phần giới thiệu này
quan tâm nhiều đến các bộ băm áp loại đó.
II. Băm áp một chiều nối tiếp:
1.Nguyên lý băm áp một chiều nối tiếp.
Sơ đồ nguyên lý băm áp một chiều nối tiếp giới thiệu trên hình 3
K
1
U
d

U
d
Z
CK
T
1
d
U
U
t
2
t
t
a, sơ đồ nguyên lý b, Đờng cong điện áp
Hình 3. băm áp một chiều.
Theo đó phần tử chuyển mạch tạo các xung điện áp mắc nối tiếp với
tải. Điện áp một chiều đợc điều khiển bằng cách điều khiển thời gian đóng
15
khoá K trong chu kì đóng cắt. Trong khoảng 0 ữ t
1
(hình 3b) khoá K đóng
điện áp tải bằng điện áp nguồn (U
d
= U
1
), trong khoảng t
1
ữ t
2
khoá K mở

điện áp tải bằng 0.
Trị số trung bình điện áp tải đợc tính.
U
d
=
1
1
0
1
.
1
1
U
T
t
dtU
T
CK
t
CK
=

Nếu coi =
CK
T
t
1
thì U
d
= .U

1
Trong đó:
U
d
- điện áp tải một chiều
U
1
-điện áp nguồn cấp một chiều
t
1
khoảng thời gian đóng khoá K
T
CK
chu kì đóng cắt khoá K
- độ rộng xung điện áp
Từ biểu thức ta thấy rằng, muốn điều chỉnh điện áp tải U
d
cần điều
khiển độ rộng xung điện áp . Độ rộng xung điện áp này có thể đợc điều
chỉnh bằng một trong hai thông số: hoặc là điều chỉnh thời gian đóng cắt
khoá K (t
1
) giữ chu kì đóng cắt T
CK
không đổi; hoặc là điều chỉnh chu kì
đóng cắt T
CK
giữ thời gian đóng khoá K (t
1
) không đổi. Tuy nhiên vịêc thay

đổi chu kì đóng cắt khóa K làm cho chất lợng điều khiển của phơng pháp
này xấu, ngời ta ít dùng.
2. Mạch điều khiển băm áp một chiều.
16
Nguyên lý điều khiển
-Mạch điều khiển băm áp một chiều có nhiệm vụ xác định thời điểm
mở và khoá van bán dẫn trong một chu kì chuyển mạch. Chu kì đóng cắt van
nên cố định. Điện áp tải khi điều khiển đợc tính:
U
tải
= .U
1
Trong đó:
=
CK
d
kd
d
T
t
tt
t
=
+
t
d
, t
k
, T
ck

: thời gian dẫn, khoá van bán dẫn, chu kì đóng cắt.
U
1
: điện áp nguồn một chiều.
-Mạch điều khiển cần đáp ứng yêu cầu điều khiển bằng các lệnh
theo một nguyên tắc nào đó.
-Để điều khiển với chu kì đóng cắt (T
ck
) không đổi cần phải điều
khiển khoảng thời gian dẫn của van bán dẫn trong chu kì đóng cắt.
-Nguyên lý điều khiển thời gian dẫn của các van bán dẫn trong băm áp
một chiều có thể thực hiện nh sau:
-Tạo một điện áp tựa dạng điện áp răng ca (hay điện áp tam giác) với
một tần số f xác định khá cao. Dùng một điện áp một chiều (làm điện áp
điều khiển) so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm điện áp điều khiển băng
điện áp tựa thì phát lệnh mở hoặc khoá van bán dẫn.
17
t

U
U
tt
1 2
RC
U
t
ttt
43 5
U
đk

0
0
Hình 4: Nguyên lý điều khiển băm áp một chiều
Trong khoảng từ 0 ữt
1
U
RC
> U
đk
mở van bán dẫn, trong khoảng t
1
ữ t
2

U
RC
< U
đk
khoá van bán dẫn.
Độ rộng xung điện áp tải đợc điều khiển khi điều chỉnh điện áp điều
khiển U
dk
. Trên hình ta tăng U
dk
sẽ giảm và giảm điện áp ra. Nghĩa là trong
trờng hợp này U
đk
và U
tai
nghịch biến.

Sơ đồ khối mạch điều khiển.
Tạo tần số
So sánh
Van động lực
Tạo xung
khuếch đại
Hình 5. Sơ đồ mạch khối mạch điều khiển băm áp một chiều
3. Mạch điều khiển băm áp một chiều
18
Gồm 3 khâu cơ bản:
Khâu tạo tần số:
Có nhiệm tạo điện áp tựa răng ca U
rc
với tần số theo ý muốn ngời thiết
kế. Tần số của các bộ băm áp một chiều thờng chọn khá lớn (hàng chục
KHz). Tần số này lớn hay bé là do khả năng chịu tần số của van bán dẫn.
Nếu van động là Tiristor tần số của khâu tạo tần số khoảng 1-5KHz. Nếu van
động lực la tranzitor lỡng cực, trờng, IGBT tần số có thể hàng chục KHz.
Khâu so sánh:
Có nhiệm vụ xác định thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển.
Tại các thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển thì phát lệnh mở hoặc
khoá van dẫn. Điện áp tựa dạng tam giác có hai sờn lên và xuống, lệnh mở
van động lực ở giao điểm sờn lên, thì ở giao điểm sờn xuống sẽ phát lệnh
khoá van và ngợc lại.
Khâu tạo xung, khuếch đại:
Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở van bán dẫn. Một xung đợc coi
là phù hợp để mở van là xung có đủ công suất (đủ dòng điện và điện áp điều
khiển), cách ly giữa mạch điều khiển với mạch động lực khi nguồn động lực
hàng chục vôn trở lên. Hình dạng xung điều khiển phụ thuộc loại van động
lực đợc sử dụng.

Van động lực là Tranzitor, xung điều khiển có dạng xung chữ nhật độ
rộng của các xung này bằng độ rộng xung điện áp tải.
A. Khâu tạo tần số.
-Có nhiều cách tạo điện áp tựa có tần số theo ý đồ của ngời thiết kế.
Những sơ đồ tạo điện áp tựa điển hình có thể tạo ra ba dạng điện áp.
19
b
T

T
ck
a
t
U U

ck
T
ck
c
t t
U
Hình 6. Các dạng điện áp tựa của mạch điều khiển băm áp một chiều
-Điện áp tựa dạng tam giác cân nh hình (6a) đợc tạo ra khi tần số f =
1/T
ck
cố định. Độ rộng xung điện áp có thể đợc điều chỉnh bằng việc thay
đổi cả thời điểm mở van bán dẫn ở sờn lên điện áp tựa và cả thời điểm khoá
van bán dẫn tại sờn xuống điện áp tựa. Sơ đồ mạch tạo điện áp tam giác cân
nh thế này đợc thực hiện tợng đối đơn giản. Tuy nhiên, việc tạo điện áp có cả
hai cạnh lện và xuống cùng biến thiên nh hình (a) thờng đợc thực hiện bằng

mạch RC, hình dạng các cạnh đó phụ thuộc vào việc nạp và xả tụ. Các đờng
nạp và xả tụ nhiều khi không hoàn toàn là đờng thẳng tuyến tính. Các đờng
cong ấy có thể làm cho quan hệ giữa điện áp điều khiển với khoảng dẫn
không tuyến tính. Mặc dù vậy, điện áp tựa dạng tam giác cân thờng hay đợc
dùng hơn trong thực tế vì lý do dễ thực hiện.
-Điện áp tựa dạng tam giác vuông hình (6b) (6c) cũng đợc tạo với tần
số cố định. Khi thay đổi điện áp điều khiển, có một cạnh của tam giác là
cạnh góc vuông, nên thời điểm mở (hay khoá) theo cạnh đó sẽ cố định trong
một chu kì. Van bán dẫn chỉ vuông nh thế này thờng khó thực hiện hơn, vì
trên thực tế tạo cạnh góc vuông 90
0
không hoàn toàn chính xác.
1. Tạo điện áp tam giác bằng dao động đa hài.
20
-Điện áp tam giác cân có thể đợc tạo bởi một dao động đa hài bằng
khuếch đại thuật toán (KĐTT) nh hình (7a).
-Sơ đồ dao động đa hài bằng KĐTT A
1
có hai đờng hồi tiếp. Hồi tiếp
âm về V
-
bằng mạch RC, hồi tiếp dơng về V
+
bằng mạch chia áp R
1
, R
2
. Hoạt
động của sơ đồ hình (7a) có thể giải thích nh sau:
Giả sử điện áp ra của A

1
là đang dơng, nhờ hồi tiếp mà điện áp ra bằng
U
cc
và không đổi, lúc đó điện áp vào cổng + có trị số:
21
2
RR
R
UU
cc
v
+
=
+
Điện áp vào cổng - là điện áp nạp tụ, điện áp nạp tụ tăng dần đến khi
V
+
= V
-
, tại t
1
đầu ra lật trạng thái từ dơng xuống âm, điện áp V
+
đổi dấu từ
dơng xuống âm, điện áp trên tụ đổi chiều nạp tụ.
C
+
R
2

R
1
R
-
V+
V-
A
1
+
3
R
-
2
A
Hình 7a. Dao động đa hài bằng KĐTT
21
t
t
1
t
2
t
3
t
4
U
V+ V-
Hình 7b. Dao động đa hai bằng KĐTT
Chu kì dao động của mạch đợc xác định:

+=
2
1
.2
1ln 2
R
R
CRT
Tần số xung:
T
f
1
=
Trờng hợp đặc biệt R
1
= 2.R
2
= R ta có:
T=2.R.C.ln2 = 2.R.C.0,69
R
1
= R
2

= R T = 2.R.C.ln3 = 2.R.C.1,1 = 2,2.R.C
Để phối hợp trở kháng điện áp trên tụ với tải bên ngoài cần dùng thêm
khuếch đại A
2
.
2. Tạo điện áp tam giác bằng tích phân sóng vuông:
Mạch tạo điện áp tam giác cũng có thể nhận đợc từ bộ tích phân xung
vuông nh hình 8. Xung vuông có thể tạo bằng nhiều cách khác nhau. Tích
22
phân xung này chính là quá trình nạp, xả tụ. Nếu điện áp vào khâu tích phân
không đối xứng có thể xuất hiện sai số đáng kể.
-
+
V-
V+
+
A
1
1
R
R
3
2
R
-
2
A
C
Hình 8a. Bộ tạo sóng điện áp vuông và tam giác bằng KĐTT
Điện áp tựa trên hình 7b mang tính phi tuyến cao. Điện áp tựa có thể

nhận đợc tuyến tính hơn nếu sử dụng sơ đồ 8a. Khuếch đại A
1
có hồi tiếp d-
ơng bằng điện trở R
1
, đầu ra có trị số điện áp nguồn và dấu phụ thuộc hiệu
điện áp hai cổng V
+
, V
-
.
Đầu vào V
+
có tín hiệu, một tín hiệu không đổi lấy từ đầu ra của A
1
,
một tín hiệu biến thiên lấy từ đầu ra của A
2
. Điện áp chuẩn so sánh để quyết
định đổi dấu điện áp ra của A
1
là trung tính vào V
-
. Giả sử đầu ra của A
1
d-
ơng (U
A!
>0), khuếch đại A
2

tích phân đảo dấu cho điện áp có sờn đi xuống
của điện áp tựa. Điện áp vào V
+
lấy từ R
1
và R
2
, hai điện áp này trái dấu
nhau. Điện áp vào qua R
2
biến thiên theo đờng nạp tụ, còn điện áp ra của
luân phiên đổi dấu nhau. Điện áp vào qua R
2
biến thiên theo đờng nạp tụ,
còn điện áp vào qua R
1
không đổi, tới khi nào U
V+
=0 đầu ra của A
1
đổi dấu
thành âm. Chu kì điện áp ra của A
1
cứ luân phiên đổi dấu nh vậy cho ta điện
áp ra nh hình 8b.
23
U
U
A2
U

A2
t
Hình 8b.Bộ tạo sóng điện áp vuông và tam giác bằng KĐTT
Tần số của điện áp tựa đợc tính:

1
2
3
4
1
R
R
CR
f =
Bằng cách chọn các trị số của điện trở và tụ điện ta có đợc điện áp tựa
có tần số nh mong muốn.
3. Tạo điện áp tam giác bằng dao động tích thoát.
Mạch dao động tích thoát bằng UJT (tranzitor đơn nối ) cũng có thể
cho chúng ta một điện áp tam giác.
Mạch điện hình 9 là một mạch tích thoát cơ bản, trong đó R
1
, R
2
nhận
các tín hiệu xung. Tụ C và điện trở R
t
là mạch nạp để tạo điện áp tam giác
không tuyến tính trên tụ C.
Hoạt động của sơ đồ hình 9 nh sau:
Khi mới đóng điện tụ C đẳng thế, coi U

E
= 0, tranzitor ở trạng thái
khoá. Tụ C nạp qua điện trở R
t
làm U
E
tăng đến điện áp đỉnh với trị số:
U
p
= U
B
+ U
EB
=
VU
RR
R
CC
BB
B
6.0.
2!
!
+
+
24
Lúc đó tranzitor dẫn. Tụ C xả nhanh qua điôt EB R
B
R
1

. Khi tụ C xả từ
U
p
đến ngỡng dới U
min
tranzitor ngng dẫn, tụ nạp trở lại bắt đầu một chu kì
mới.
C
E
t
R
2
B
R
1
0
1
B
CC
R
2
U
R
C
CC
R
R
0
1
1

B1
B
E
t
2
B
B
B2
R
2
2
R
U
a, b,
Hình 9. Mạch tạo dao động tích thoát.
a, sơ đồ nguyên lý b, sơ đồ thay thế c, các dạng dờng cong.
Tần số dao động của mạch:
21
1
1
1
ln
1
BB
B
T
RR
R
CR
f

+

=
Coi gần đúng
5,0
21
1
=
+
BB
B
RR
R
Lúc đó
CRCR
f
TT
69.0
1
2ln
1
==
25