Hướng Dẫn Sử Dụng Bộ Điều Khiển Tốc Độ Motor DC

06 thg 2 2023 23:58

Bộ điều khiển tốc độ motor DC hiện đang được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống. Có điều, cụ thể cách sử dụng bộ điều khiển tốc độ motor này như thế nào cũng đang là vấn đề được nhiều người quan tâm tìm hiểu.

Nội dung

1. Điều khiển tốc độ motor DC khái niệm, phân loại?
2. Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng Arduino
3. Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor PWM DC
4. Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng mạch cầu H
5. Mạch điều khiển tốc độ motor dc 220V với chip L298N
6. Bộ điều khiển tốc độ Arduino và L298N
7. Bộ điều khiển xe Arduino bằng bộ điều khiển L298N

1. Điều khiển tốc độ motor DC khái niệm, phân loại?

Động cơ 1 chiều DC (viết tắt của cụm từ Direct Current Motors) là loại động cơ điều khiển bằng dòng điện có hướng xác định. Hay nói dễ hiểu hơn thì đây chính là loại động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp DC (điện áp 1 chiều). Bộ điều khiển tốc độ motor có đầu dây ra của động cơ thường gồm 2 dây (dây nguồn còn gọi là VCC và dây tiếp đất là GND). Do đó, DC motor chính là động cơ 1 chiều cùng với cơ năng chuyển động quay liên tục.

Bộ điều khiển tốc độ motor DC 220V

Bộ điều khiển tốc độ motor PWM DC Motor Speed Controller 40A là thiết bị được sử dụng để điều điều khiển tốc độ của động cơ DC với công suất tối đa có thể lên đến 400W. Động cơ điện 1 chiều được phân loại theo kích từ, chia thành những loại sau:

Kích từ song song,
Kích từ nối tiếp,
Kích từ độc lập,
Kích từ hỗn hợp.

2. Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng Arduino

Trong bộ điều khiển động cơ DC bằng Arduino này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cách điều khiển của động cơ DC bằng Arduino. Chúng ta cũng nên xem xét một số kỹ thuật cơ bản để có thể điều khiển được động cơ DC và đưa ra các ví dụ cụ thể. Thông qua đó, chúng ta sẽ tìm hiểu cách điều khiển động cơ DC bằng trình điều khiển L298N và cả hệ thống board Arduino.

3. Sơ đồ mạch điều khiển tốc độ motor PWM DC

Tín hiệu PWM hay thay đổi giá trị của độ rộng xung, đây cũng là một kỹ thuật cho phép người dùng điều chỉnh giá trị trung bình của điện áp cho đến các thiết bị điện tử bằng phương pháp bật tắt nguồn với tốc độ cực nhanh.

Điều khiển động cơ PWM DC hay thay đổi giá trị của độ rộng xung

Vì vậy, còn tùy thuộc vào kích thước cụ thể của động cơ, chúng ta có thể chỉ cần kết nối phần đầu ra Arduino vào chân của điện trở hoặc phần chân của MOSFET và lúc này có thể điều khiển tốc độ của động cơ bằng phương pháp điều khiển đầu ra PWM.

Tín hiệu Arduino có công suất thấp, bật tắt ở phần chân tại MOSFET, cũng thông qua đó, loại động cơ công suất cao này được điều khiển. Lưu ý thêm nữa là Arduino GND và nguồn cung cấp năng lượng của động cơ là GND nên có thể được kết nối với nhau.

4. Mạch điều khiển tốc độ motor DC bằng mạch cầu H

Mặt khác, để giúp điều khiển hướng của chuyển động quay, chúng ta chỉ cần đảo ngược chiều hướng của dòng điện chạy qua động cơ. Và phương pháp phổ biến nhất để giúp bạn làm điều đó chính là sử dụng mạch cầu H.

Một mạch cầu H chứa đến 4 chân chuyển mạch, thêm cả điện trở hoặc MOSFET cùng với động cơ ở trung tâm nhằm tạo thành 1 cấu hình trông giống như chữ H. Bằng phương pháp kích hoạt 2 công tắc cụ thể cùng 1 lúc, chúng ta có thể thay đổi hướng chuyển động của dòng điện, do đó có thể thay đổi được hướng quay của động cơ.

Vì vậy, nếu có thể kết hợp 2 phương thức này, bộ điều chỉnh PWM và H -Bridge, bạn cũng có thể kiểm soát hoàn toàn tốc độ của động cơ DC. Có nhiều trình để điều khiển động cơ DC, trong đó có các tính năng này, đồng thời L298N chính là một trong số đó.

Sơ đồ điều khiển động cơ DC bằng mạch cầu H

5. Mạch điều khiển tốc độ motor dc 220V với chip L298N

L298N chính là trình điều khiển của động cơ H-Bridge kép, chúng sẽ cho phép điều khiển tốc độ và hướng của 2 động cơ DC cùng 1 lúc. Mô đun này có thể điều khiển được động cơ DC có điện áp nằm trong khoảng từ 5 35V, với dòng điện cực đại có thể lên đến 2A.

Xem xét kỹ lưỡng hơn về phần sơ đồ chân của mô đun L298N, chúng ta có thể giải thích nguyên lý hoạt động của nó. Mô đun này gồm có 2 nhóm chân cho động cơ là A và B. Và 1 chân ở giữa điều chỉnh cho chân Ground, sử dụng VCC cho động cơ và phần chân 5V được xem là đầu vào hoặc cũng có thể là đầu ra.

Điều này còn phụ thuộc vào điện áp được chúng ta sử dụng tại động cơ VCC. Mô đun này cũng có bộ điều chỉnh 5V ở trên board được bật/ tắt bằng hình thức sử dụng dây nối. Nếu điện áp được cung cấp vào động cơ lên đến 12V thì chúng ta có thể kích hoạt được bộ điều chỉnh 5V và lúc này chân 5V có thể được dùng để làm đầu ra, chẳng hạn để cấp nguồn cho mạch điều khiển board Arduino.

Cần lưu ý thêm ở đây rằng, con IC này có thể làm giảm điện áp xuống khoảng 2V. Vì vậy, nếu chúng ta đang sử dụng nguồn điện 12V thì điện áp tại các chân động cơ sẽ có giá trị vào khoảng 10V. Điều đó có nghĩa là người dùng sẽ không thể cung cấp được tốc độ tối đa chạy ra khỏi động cơ DC được.

Tiếp theo là các đầu vào của bộ điều khiển logic với các chân bật A và bật B được sử dụng để thực hiện việc bật và kiểm soát kỹ lưỡng tốc độ của động cơ. Nếu 1 dây có mặt ở trên chân này thì động cơ sẽ được kích hoạt ngay lập tức ở tốc độ tối đa.

Còn nếu loại bỏ được sợi dây, chúng ta đã có thể kết nối ngay 1 đầu vào bộ điều chỉnh PWM với chân này. Cũng theo cách đó, bạn có thể kiểm soát được tốc độ của động cơ. Nếu chúng ta kết nối phần chân này với bộ phận Ground, động cơ sẽ tự động bị vô hiệu hóa.

Mạch điều khiển tốc độ motor dc 220V với chip L298N

Tiếp theo, sử dụng các chân đầu vào số 1 và số 2 để điều khiển hướng quay hiện tại của động cơ A cũng như đầu vào 3 và 4 của động cơ B. Sử dụng các chân này, chúng ta có thể điều khiển các công tắc của mạch cầu H nằm ở bên trong con IC L298N.

Nếu đầu vào 1 được xác định ở mức thấp và đầu vào 2 được xác định là cao thì động cơ sẽ di chuyển nhanh chóng về phía trước và ngược lại thì động cơ sẽ di chuyển theo hướng lùi. Trong trường hợp cả 2 đầu vào đều có giá trị giống nhau thì động cơ sẽ dừng, áp dụng tương tự cho đầu vào 3 và 4 của động cơ B.

6. Bộ điều khiển tốc độ Arduino và L298N

Để điều khiển tốc độ của động cơ DC bằng biến trở, đồng thời thay đổi hướng quay chỉ bằng 1 nút ấn. Vì vậy, chúng ta cần sử dụng 1 trình điều khiển của L298N, động cơ DC kết hợp với biến trở, nút ấn và mạch board Arduino.

Các linh kiện cần thiết: Bộ điều khiển tốc độ L298N, động cơ DC 12V, Board Arduino, Breadboard và dây nối. Trước tiên, chúng ta cần xác định được các chân và 1 số cảm biến cần thiết dành cho chương trình. Trong phần sơ đồ thiết lập, chúng ta cần cài đặt các chế độ chân và chiều hướng quay ban đầu của động cơ.

Trong phần vòng lặp, hãy bắt đầu bằng cách đọc giá trị của biến trở và sau đó thực hiện ánh xạ giá trị nhận được từ 0 1023, còn giá trị từ 0 255 dành cho tín hiệu PWM, hoặc đó có thể là chu kỳ nhiệm vụ 0 100% của tín hiệu PWM. Sau đó, bằng phương pháp sử dụng chức năng analogWrite (), chúng ta sẽ gửi tín hiệu PWM đến phần chân Bật của hệ thống board L298N, từ đó sẽ điều khiển được động cơ.

7. Bộ điều khiển xe Arduino bằng bộ điều khiển L298N

Chuẩn bị 2 motor DC, board Arduino, trình điều khiển L298N và cần điều khiển. Về nguồn điện, lựa chọn sử dụng 3 cục pin Li-ion 3.7V, nguồn điện cung cấp tổng cộng 11V. Làm 1 cái khung xe bằng ván ép dày khoảng 3mm, gắn các động cơ vào đó rồi gắn bánh xe vào động cơ, còn ở phía trước bạn gắn 1 bánh xe xoay.

Sau khi xác định được các chân, chúng ta hãy đọc các giá trị của trục X và Y trong phím điều khiển. Cần điều khiển lúc này được làm bằng 2 biến trở và được kết nối với phần đầu vào analog của Arduino, khi đó chúng có giá trị từ 0 1023. Khi cần điều khiển nằm ở vị trí trung tâm, giá trị của cả 2 chiếc biến trở hoặc trục sẽ vào khoảng 512.

Thêm một chút dung sai vào bộ điều khiển và có giá trị từ 470 550 là chính. Vì vậy, nếu thực hiện việc di chuyển trục Y của phím giúp điều khiển lùi và giá trị được giảm xuống dưới 470. Khi đó chúng ta sẽ đặt hướng quay của 2 động cơ lùi về phía sau sử dụng 4 chân đầu vào. Sau đó, thực hiện chuyển đổi các giá trị, trong đó giảm dần từ 470 xuống 0 thành việc tăng thêm giá trị PWM từ 0 255, đây chính là tốc độ thực sự của động cơ.

Điều khiển xe Arduino bằng bộ điều khiển L298N

Tiếp theo, hãy sử dụng trục X để điều khiển phần bên trái và bên phải của động cơ. Thực hiện việc chuyển đổi con số đọc trục X trở thành giá trị của tốc độ có độ lớn từ 0 255. Để di chuyển sang phía bên trái, bạn cần sử dụng giá trị này để có thể giảm tốc độ động cơ ở bên trái, đồng thời tăng tốc độ động cơ ở phía bên phải. Ở đây, căn cứ vào các hàm số học, bạn hãy sử dụng 2 câu lệnh if để giới hạn thay đổi phạm vi tốc độ của động cơ từ 0 255.

Kết luận

Bộ điều tốc motor điều chỉnh tùy thuộc vào điện áp ứng dụng và hoạt động của động cơ chính, bộ điều khiển tốc độ motor ở tốc độ thấp hơn, động cơ DC không thể di chuyển và nó sẽ tạo ra âm thanh ù ù. Trong trường hợp này, các động cơ sẽ không thể di chuyển được nếu như giá trị của tín hiệu điều khiển PWM nằm dưới 70. Do đó, việc sử dụng 2 câu lệnh if đã được giới hạn kỹ lưỡng ở phạm vi tốc độ từ 70 255.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

7.671 reviews