Mạch Điều Khiển Động Cơ Không Chổi Than 350W, Mach Dieu Khien Dong Co Khong Choi Than

Trong những năm gần đây, mạch điều khiển động cơ không chổi than đã được chú ý nghiên cứu, tìm hiểu và đưa vào sử dụng rộng rãi trong sản xuất, nhất là trong các hệ thống tự động được biết đến với yêu cầu cao về độ tin cậy trong các điều kiện làm việc vô cùng đặc biệt: môi trường chân không, có nhiệt độ hay thay đổi, môi trường va đập mạnh, có vật liệu dễ cháy nổ,…

1. Khái niệm motor không chổi than

Trong mạch điều khiển động cơ không chổi than, motor không chổi than đóng một vai trò chủ đạo. Do không có bộ phận dùng để đổi chiều cơ khí có sử dụng vành góp, chổi than cho nên loại động cơ này khắc phục được hầu hết các nhược điểm, hạn chế của các loại động cơ 1 chiều thông thường.

Hơn nữa, đây còn là động cơ mang lại hiệu suất cao do giảm thiểu được tổn thất công suất, động cơ bền bỉ nên không cần bảo dưỡng. Và đặc biệt là quán tính rotor nhỏ của động cơ 1 chiều không chổi than hiện nay đã làm tăng nhu cầu sử dụng loại động cơ này trong những ứng dụng sản xuất rô bốt cũng như servo công suất lớn.

Cấu tạo động cơ không chổi than thông dụng hiện nay

Việc phát minh ra các thiết bị máy móc có công suất hiện đại như Mosfet, Igbt, Gto cũng như nam châm vĩnh cửu đất hiếm năng lượng cao hiện nay đã tăng cường các ứng dụng của động cơ không chổi than vào trong các truyền động có yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ.

Khi bàn về chức năng của động cơ điện, chúng ta cũng không được quên ý nghĩa của các loại dây quấn và sự đổi chiều. Đổi chiều chính là quá trình biến đổi dòng điện 1 chiều ở đầu vào trở thành dòng điện xoay chiều và phân bố 1 cách chính xác dòng điện này tới mỗi cuộn dây quấn ở phần ứng trong động cơ.

Ở động cơ 1 chiều thông thường, quá trình đổi chiều được thực hiện bởi bộ phận cổ góp và chổi than. Ngược lại, ở động cơ 1 chiều không sử dụng chổi than, việc đổi chiều sẽ được thực hiện bằng phương pháp sử dụng các thiết bị bán dẫn, chẳng hạn như mosfet, gto, transistor, igbt,...

2. Nguyên tắc điều khiển động cơ không chổi than

Đặc tính cơ của động cơ không chổi than giống với đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều thông thường. Tức là mối quan hệ giữa mô men và tốc độ sẽ là các đường tuyến tính cho nên sẽ rất thuận tiện trong quá trình điều khiển động cơ nhằm mục đích truyền động đối với các cơ cấu khác.

Động cơ BLDC không sử dụng chổi than cho nên tốc độ có thể tăng lên cao hơn do không có cơ cấu hạn chế đánh lửa. Vì vậy, vùng điều chỉnh của động cơ BLDC khi đó có thể sẽ được mở rộng hơn.

Đặc tính làm việc và đặc tính cơ của động cơ không chổi than

Để điều khiển động cơ BLDC, người ta dùng 2 phương pháp chính:phương pháp dùng cảm biến vị trí Hall(hoặc cảm biến Encoder) vàphương pháp điều khiển không cảm biến(tiếng Anh gọi là sensorless control). Trong đó, chúng ta có 2 phương pháp điều chế điện áp chạy ra từ bộ điều khiển đó là:điện áp dạng sóng hình thangvà điện ápdạng sóng hình sin.

Cả hai phương pháp điện áp dạng sóng hình thang và hình sin ở trên đều có thể sử dụng cho phương pháp điều khiển có cảm biến Hall và điều khiển không cảm biến. Trong khi đó, phương pháp điều khiển không cảm biến thì chỉ dùng phương pháp duy nhất là điện áp dạng sóng hình thang.

3. Sơ đồ và cách điều khiển động cơ không chổi than

Động cơ BLDC có tới 3 dây trong khi đó module chỉ hỗ trợ được 2 dây. Vậy thì phải làm sao? Chúng ta sẽ sử dụng thêm 1 thiết bị mới có tên gọi là ESC. ESC chính là điều tốc cho động cơ motor brushless, hoạt động được bằng cách băm xung cho bộ phận chân tín hiệu.

Sơ đồ dây của mạch điều khiển động cơ không chổi than:

Bên phải: Gồm có 3 dây được nối với 3 dây motor. Chú ý: Nối dây ở phần giữa của ESC với cuộn dây ở giữa của motor, còn 2 dây còn lại thì nối ở đâu cũng không quan trọng. Bởi vì nếu bạn đảo 2 dây ấy thì chỉ có tác dụng đổi chiều motor mà thôi.Bên trái: Gồm 2 dây lớn, đây chính là dây cấp nguồn tạo nên công suất cho motor. Quan sát kỹ bạn sẽ thấy 3 dây nhỏ ở dưới khá giống với 3 dây servo. Nó hoạt động và có code lập trình khá giống với dây servo được hoạt động cùng băm xung. Chức năng của 3 dây này như sau: Dây đen chính là cực âm, dây đỏ thì cho ra nguồn 5V, còn dây vàng là dây tín hiệu, được nối với Arduino (cụ thể là với chân PWM).

4. Điều khiển động cơ không chổi than dùng Code Arduino

Chúng ta sẽ tiến hành điều khiển tốc độ của motor bằng cách băm sao cho ESC có được 1 xung dài từ 1ms-2ms. Như vậy 1ms mới được coi là ở mức LOW, còn 2ms mới được coi là mức HIGH.

Chuẩn bị những dụng cụ dưới đây:

Arduino (dùng UNOcho dễ)Motor brushlessESCDây cắmđược kết nối ESC với Arduino.Biến trởLắp mạch

Các bạn lắp mạch điều khiển theo sơ đồ sau đây:

Điều khiển động cơ không chổi than dùng Code Arduino

Code: Bạn có thể sử dụng ké thư viện của servo, khi đó mạch điều khiển sẽ có dạng dưới đây:

#include

Servo ESC;

int val; // Đọc biến trở

int vel; // Độ dài xung gửi cho ESc

void setup()

{ESC.attach(9)} void loop ()

{val=analogRead (A5) vel=map(val,0,1023,1000,2000)

ESC.writeMicroseconds (vel)}

Cácbạn nên chú ý ngắt kết nối nguồn củaESCkhi tiến hành quá trình tải lên.Chỉ cần sau khi tải lên xong các chương trình thì sẽ kết nối lại pin.

Động cơ sẽ có tiếng “bíp” khi ESC được kích hoạt.Sau đó, các bạn có thể gửi các giá trị số nguyên giữadãy số 1000và2000để tiến hành thay đổi tốc độ.

5. Các loại mạch điều khiển động cơ không chổi than trên thị trường

a) Mạch điều khiển tốc độ động cơ BLDC DC 5V-12V 2A 15W

Là mạch điều khiển động cơ không chổi than khá nhỏ gọn (30 x 25mm) nhưng lại có đầy đủ chức năng. Tuy nhiên, đây cũng được xem là nhược điểm, mặc dù không có chỗ bắt dây dẫn bằng vít, chúng ta phải cắm bằng Jump. Trên mạch có sẵn 1 cái núm xoay dùng để điều chỉnh tốc độ, các loại đèn báo nguồn, đèn báo lỗi cũng như đèn báo tốc độ, có cả chân cắm để chọn chiều quay khi điều khiển.

Với nguồn điện DC đầu vào từ động cơ DC 5V-12V (MAX. 15V) nên mạch này cho ra công suất tối đa là 15W và khi đó dòng 1.5A (MAX. 2A). Ở tốc độ lớn nhất, động cơ không chổi than có thể điều khiển được lên tới vận tốc 10.000 vòng/ phút (10000 RPM). Khi mua mạch điều khiển này, các bạn còn được đại lý tặng kèm một sợi dây cáp để có thể kết nối với nguồn và động cơ.

Mạch điều khiển tốc độ động cơ BLDC DC 5V-12V 2A 15W

b) Module không chổi than 7-12V, 1.2A dùng biến trở điều chỉnh tốc độ kde4578

Là module điều khiển chổi than có giá thành tương đối rẻ, chỉ khoảng trên dưới 100K, động cơ này có thể điều khiển tốc độ bằng tay (sử dụng biến trở) và đảo chiều quay bằng phương pháp chọn cắm Jump.

Mạch sử dụng nguồn khá rộng, từ 7V 12V và ở trên mạch còn có gắn 1 con Diode để bảo vệ ngược cho cực nguồn. Để gắn cuộn dây vào mạch, người ta sử dụng các đầu nối vít M3 để giúp tháo lắp dây được thuận tiện hơn.

c) Bộ điều khiển động cơ không dùng chổi than 24v 36v 48v 250w 350w

Đây là một mẫu mạch điều khiển không chổi than chuyên nghiệp, nó được bọc trong 1 chiếc hộp vô cùng chắc chắn. Cùng với đó chính là rất nhiều đầu vào đầu ra sẽ đem lại khả năng điều khiển động cơ nhanh chóng và linh động.

Bạn có thể có thể sử dụng động cơ không dùng chổi than 24v 36v 48v 250w 350w vào nhiều loại máy móc khác nhau, đặc biệt là các máy móc yêu cầu có độ chính xác cao. Vì vậy, việc nó sở hữu 1 mức giá khá cao cũng là điều đương nhiên, nếu không đủ tài chính thì bạn có thể tìm một động cơ 24v 36v 48v 250w 350w cũ, giá thành của nó chỉ bằng 1 nửa sản phẩm mới mà thôi.

d) Module điều khiển động cơ không có chổi than 3 pha vô cấp đảo chiều 6-30VDC 2 kHz/ 20kHz

Điều khiển tốc độ động cơ không chổi than theo cả chiều thuận và chiều nghịch, do đó, bộ điều khiển tốc độ động cơ còn có 1 chiếc núm để điều chỉnh tốc độ và rất dễ vận hành.Bộ điều khiển tốc độ giúp hỗ trợ điện áp 6-30V và phù hợp vớicác loại động cơ không sử dụng chổi than như 37GB3525.

Ở module này đã có sẵn 1 đầu ốc để các bạn có thể vặn dây thuận tiện, cho nên việc điều khiển để đảo chiều CW (thuận)hay chiều CCW (nghịch) được thực hiện dễ dàng, chỉ cần bấm vào nút nhấn mà không phải sét lại bằng Jump nữa.

Đặc biệt, động cơ còn có bổ sung thêm 1 chế độ để dừng khẩn cấp. Tuy nhiên, ở module này lại không có tính năng bảo vệ khi bạn chẳng may lắp ngược cực nguồn. Do vậy, các bạn nên lưu ý vấn đề này ngay từ lúc bắt đầu lắp đặt.

Module điều khiển động cơ không có chổi than 3 pha vô cấp đảo chiều

Thông số kỹ thuật gồm có:

IC dùng để điều khiển:N76E003AT20Điện áp đầu vào module khoảng: 6-30VDCTần số hoạt động của động cơ:2 kHz/ 20kHzKích thước dài x rộng: 45 x 30mmTrọng lượng module: 17gr.