Dòng điện điều khiển động cơ của bạn – đó là ý tưởng mà mạch cầu H đem đến. Mạch cầu H là một mạch điều khiển đơn giản được sử dụng để quay động cơ DC theo hai hướng: thuận hoặc nghịch. Trong thực tế, có nhiều loại mạch cầu H khác nhau phụ thuộc vào mục đích sử dụng, dòng điện, áp điều khiển và tần số xung PWM. Nhưng không cần lo lắng, bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về nguyên lý hoạt động của mạch cầu H và các linh kiện liên quan, để bạn có thể hiểu và áp dụng một cách dễ dàng. Hãy đọc kỹ và không lướt qua nhé!
Mạch cầu H và những điều thú vị
Mạch cầu H là một phần trong chuỗi 15 mạch cơ bản dành cho những người mới bắt đầu. Nếu bạn mới bắt đầu hoặc chỉ mới học điện tử cơ bản mà kiến thức vẫn chưa vững, hãy thực hành ngay 15 mạch cơ bản mà chúng tôi đã chọn lọc. Sau khi hoàn thành, bạn sẽ có một kiến thức nền tảng đáng mơ ước.
Bạn đang xem: Mạch cầu H: Đưa động cơ của bạn điều khiển vào một cấp độ mới
Động cơ DC có thể quay thuận hoặc quay nghịch, tùy thuộc vào các cực âm và dương được kết nối với động cơ. Ví dụ, có hai đầu A và B trên động cơ DC. Nếu bạn kết nối A với cực dương (+) và B với cực âm (-) của nguồn, động cơ sẽ quay thuận (cùng chiều kim đồng hồ). Ngược lại, nếu bạn kết nối A với cực âm (-) và B với cực dương (+), động cơ sẽ quay nghịch (ngược chiều kim đồng hồ).
Xem thêm : Cầu Chì: Thông Tin Chi Tiết Về Thiết Bị Bảo Vệ Mạch Điện
Tương tự, khi bạn đóng công tắc S1 và S4, bạn đã kết nối A với cực dương (+) và B với cực âm (-) của nguồn. Khi đó, một dòng điện sẽ chạy từ nguồn qua S1, qua động cơ, qua S4 và trở về mặt đất, khiến động cơ quay thuận.
Ngược lại, khi bạn đóng S2 và S3, động cơ sẽ quay nghịch.
Mạch cầu H được sử dụng để đảo chiều quay của động cơ. Tuy nhiên, bạn luôn phải nhớ không được đóng cùng lúc S1 và S2, hoặc S3 và S4, thậm chí đóng cả bốn công tắc cùng một lúc. Nếu bạn làm như vậy, bạn sẽ tạo ra một đường dẫn trực tiếp từ nguồn cấp xuống mặt đất, gây ra hiện tượng ngắn mạch. Acquy của bạn sẽ bị hỏng và tệ hơn nữa có thể cháy nổ mạch.
Vậy nếu ta đóng cùng lúc S1 và S3 hoặc S2 và S4 thì điều gì sẽ xảy ra? Trong trường hợp này, cả hai đầu A và B của động cơ đều được kết nối với cùng một mức điện áp, do đó không có dòng điện chạy qua. Mạch cầu H sẽ không hoạt động. Điều này có thể được coi là một cách “khoá” động cơ (nhưng không phải lúc nào cũng có tác dụng). Nói chung, chúng ta nên tránh trường hợp này xảy ra, và nếu muốn mạch cầu không hoạt động, chúng ta nên mở tất cả các công tắc thay vì sử dụng trường hợp này.
READ MORE:
Thiết kế mạch cầu H: Sử dụng linh kiện đúng
Xem thêm : Công tắc tơ: Hiểu về cấu tạo, công dụng và kiểm tra
Sau khi đã hiểu nguyên lý hoạt động của mạch cầu H, tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu cách thiết kế mạch này bằng các linh kiện cụ thể. Các “khóa” là thành phần chính của mạch cầu H, và việc chọn linh kiện cho các khóa này phụ thuộc vào mục đích sử dụng mạch, loại đối tượng cần điều khiển, công suất tiêu thụ và kiến thức của người thiết kế. Thông thường, các khóa của mạch cầu H được chế tạo từ rơ le (relay), BJT (Bipolar Junction Transistor) hoặc MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor). Vì vậy, thiết kế mạch cầu H sẽ tập trung vào ba loại linh kiện này.
Lưu ý khi chọn transistor:
- Dòng điện: Transistor phải được chọn với dòng điện định mức lớn hơn dòng điện của tải. Nếu không, transistor sẽ bị cháy. Ví dụ, nếu động cơ yêu cầu dòng điện 1A, bạn cần chọn transistor có dòng điện định mức tối thiểu là 1A. Tốt nhất là lớn hơn 1A.
- Thiết kế transistor PNP ở phía trên (S1 và S3): Trên thực tế, nếu bạn thiết kế NPN ở phía trên (cực C kết nối trực tiếp với nguồn) và PNP ở phía dưới (cực C của PNP kết nối với mặt đất), mạch vẫn hoạt động nhưng không hiệu quả. Khi transistor NPN hoạt động, nếu nó chưa ở chế độ bão hoà, sẽ gây sự ghìm áp giữa cực C và cực E (Vce > 0), điều này có nghĩa là điện áp tại cực E nhỏ hơn điện áp tại cực C (sụt áp so với nguồn). Điện áp cấp cho động cơ xuất phát từ cực E của transistor NPN, do đó động cơ không tận dụng được tối đa điện áp từ nguồn. Nhưng nếu bạn thiết kế PNP ở phía trên (cực E kết nối với nguồn) và NPN ở phía dưới (cực E kết nối với mặt đất), chỉ cần điện áp tại chân B của PNP bằng 0V, transistor PNP sẽ hoạt động ở chế độ bão hoà. Điện áp tại cực C và cực E lúc này bằng điện áp nguồn, và khi điện áp nguồn được cấp cho động cơ qua chân C của PNP, động cơ sẽ tận dụng điện áp nguồn mà không bị sụt áp.
- Điện áp rơi giữa cực C và cực E nhỏ. Trong mạch đầu tiên, tôi sử dụng transistor TIP120 và TIP127, động cơ yêu cầu 2V, khi tôi cấp nguồn 5V vào mạch, động cơ không hoạt động. Nguyên nhân là transistor TIP12x có điện áp rơi giữa cực C và E là 2V. Vì vậy, khi tôi cấp 5V vào mạch, tôi đã mất 4V, chỉ còn 1V cho động cơ. Chúng ta không nên sử dụng transistor loại TIP, vì chúng có sụt áp rất lớn. Thay vào đó, chúng ta nên sử dụng transistor loại BD135/ BD136 hoặc MOSFET.
- Các diode bảo vệ ngược dòng: Chúng ta kết nối các diode vào mạch để khắc phục dòng điện ngược sinh ra từ động cơ (do động cơ có cuộn cảm). Khi mạch cầu đang hoạt động và động cơ đột ngột mất nguồn cấp điện, các transistor dừng hoạt động. Tuy nhiên, do động cơ có cuộn cảm, động cơ sẽ phát ra một lượng năng lượng điện lớn (hiện tượng cảm ứng điện từ). Vì dòng điện sinh ra bởi động cơ lớn hơn dòng điện tải của transistor, transistor sẽ bị đánh thủng. Tuy nhiên, nếu chúng ta sử dụng hệ thống diode bảo vệ, dòng điện sinh ra bởi động cơ sẽ được định tuyến qua diode trở lại nguồn, bảo vệ mạch khỏi hư hỏng.
Dưới đây là mạch thực tế mà tôi đã thực hiện. Hãy thử mỗi ngày một mạch nhé! Chúc bạn thành công!
Nếu bạn đang tìm kiếm một đơn vị gia công mạch in chất lượng, hãy liên hệ ngay với Điện Tử Tương Lai để được hỗ trợ.
Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập
