Giới thiệu sản phầm điện tử quanh Bạn: Mạch điều biến độ rộng của xung (PWM) dùng ổn định lực quay trong khoan điện

 Khởi đầu, chúng ta thử tìm hiểu một mạch điện tử dùng kỹ thuật xung điều biến độ rộng (PWM: Pulse Width Modulation) để ổn định lực quay của các motor DC dùng trong khoan điện hoạt động với nguồn pin nạp 12V hay 18V.

Bạn xem hình:

Trong mạch, người ta dùng một mạch điện tạo ra dạng xung điều biến độ rộng (PWM), xung này kích dẫn một transistor MOSFET với mức áp cao, MOSFET cấp dòng cho motor DC quay. Trên đường cấp nguồn, người ta đặt một mạch điện cảm biến quá dòng (over-current detection) dùng để đo dòng điện cấp cho motor. Kết quả đo sẽ làm thay đổi độ rộng của xung nhầm tránh hiện tượng motor bị quá tải. Chúng ta biết:

* Mức áp cao của xung càng rộng, thời gian cấp dòng cho motor DC nhiều, lực quay mạnh và nhanh.

* Mức áp cao của xung càng hẹp, thời gian cấp dòng cho motor DC ít hơn, lực quay sẽ giảm và chậm.

Một kiểu mạch điện thông dụng, dùng IC 555 để tạo ra xung điều biến độ rộng, xung ra trên chân số 3 và dùng mức áp cao để kích dẫn transistor MOSFET (BUZ11), transistor này cấp dòng cho motor DC quay. Người ta dùng diode D3 (MBR1645) để dập mức áp nghịch, phản hồi từ các cuộn cảm trong motor DC. Chiết áp 50K dùng thay đổi độ rộng của xung và qua đó làm thay đổi tốc độ quay của motor.

Nguyên lý làm việc của IC 555: Chân 1 nối masse, chân 12 nối vào đường nguồn 12V. Chân 5 mắc tụ lọc để ổn định các mức áp ngưỡng. Chân 2, 6 là ngả vào của 2 tầng so áp, cho mắc vào nhau và nhận mẫu điện áp lúc lên lúc xuống trên tụ C1, điều này tạo ra xung cho ra trên chân số 3. Chân 7 dùng để điều khiển sự nạp xả điện cho tụ C1. Chân 4, chân Reset, để IC làm việc ở trạng thái dao động, chân 4 phải cho ở mức áp cao.
 

Một mạch điện khác dùng 2 cổng đảo (tạo ra từ 2 cổng Nand) để tạo ra xung kích quay motor DC. Tần số xung thay đổi theo biết trở R2. Ở mạch này người ta dùng một đảo điện 3 chấu đổi để làm thay đổi chiều quay của motor DC.

Hình 1: Cho thấy một khoan tay dùng nguồn pin charge để làm quay một motor DC. Dụng cụ này còn dùng để bắt hay tháo các ốc víc, nên nó có nút làm đổi chiều quay của motor. Hình chụp cho thấy máy khoan dùng nguồn pin charge 18V, cấu trúc rất kiên cố và chịu gia sốc tốt.

Hình 2: Tôi tháo rời các bộ phận của máy khoan, Bạn thấy một motor DC kiểu chổi than, một khóa điện đảo chiều quay và một cò bấm tắt mở điện cho motor và một bộ giảm tốc độ để tăng lực quay.

Hình 3: Khi tôi cấp điện thẳng cho motor, motor quay tốt. Vậy pan nằm ở bộ cò bắm. Ký hiệu của khóa điện cho thấy, bình thường ở mode tắt, 2 dây của motor DC được cho ngắn mạch, điều này tạo lực thắng cho motor mỗi khi nhả cò bắm. Một bộ đảo điện 3 chấu đôi dùng đổi chiều quay của motor. Một cặp khóa điện đơn dùng cấp dòng cho mạch điện tử dùng để tạo xung điều biến độ rộng (PWM). Mạch dùng 1 IC 555 và một transistor MOSFET.

Hình 4: Bạn thấy mạch tạo xung điều biến độ rộng gắn bên hông khóa điện. 1 IC 555 và 1 transistor MOSFET công suất (40A của Philips), transistor được cho làm nguội với một miếng nhôm lớn. Do mạch này không được cấp điện khi bắm cò, nên motor DC không quay.

Hình 5: Sau khi kểm tra kỹ. tôi thấy đứt đường mạch cấp nguồn cho board. Hàn lại dây nối mạch, máy khoan trở lại hoạt động bình thường (chổ đứt ở ngay dấu mũi tên chỉ).

Ghi nhận: Chổ đứt là một lá đồng nhỏ (đường mạch in), nó hàn ngay trên trạm nối nên nếu khi khoan điện bị va chạm quá mạnh, chổ này sẽ dễ bị đứt. Có phải "chổ chết của thiết bị này là ở đây không?". Thông thường nhà sản xuất thường đặt "một chổ yếu dễ chết" để người dùng có thể vô ý tự làm hư và nhờ vậy, nhà sản xuất mới tiêu thụ được nhiều sản phẩm của họ. Bạn thử nghĩ, nếu thiết bị quá tốt quá bền thì sản phẩm không hư, khi đó nhà sản xuất làm ra sản phẩm ai mua nữa phải không?

Giáo viên dạy nghề: Vương Khánh Hưng