THIẾT KẾ MẠCH

Chia sẻ: Do Thanh Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

257
lượt xem 99
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phụ lục B: B.1. Driver điều khiển động cơ DC L298N (hình 1) là một driver chip tích hợp sẵn hai mạch cầu H bên trong với chuẩn điều khiển TTL, không có diode nội bảo vệ Mosfet. Chịu tải tối đa trên mỗi cầu là 2A, điện áp 40VDC. Logic ‘0’ ở ngõ vào lên tới 1.5V ( khả năng khử nhiễu cao) Sử dụng dạng đóng gói Multiwatt15. Các thông số cần thiết khác của L298N có thể được tìm thấy tại trang web của hãng STMicroelectronics [STElectro] Hình B.1: L298N B.1.1. Những yêu cầu đặt ra Trong thực tế ứng dụng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THIẾT KẾ MẠCH

Phụ lục B: THIẾT KẾ MẠCH B.1. Driver điều khiển động cơ DC L298N (hình 1) là một driver chip tích hợp sẵn hai mạch cầu H bên trong với chuẩn điều khiển TTL, không có diode nội bảo vệ Mosfet. Chịu tải tối đa trên mỗi cầu là 2A, điện áp 40VDC. Logic ‘0’ ở ngõ vào lên tới 1.5V ( khả năng khử nhiễu cao) Sử dụng dạng đóng gói Multiwatt15. Các thông số cần thiết khác của L298N có thể được tìm thấy tại trang web của hãng STMicroelectronics [STElectro] Hình B.1: L298N B.1.1. Những yêu cầu đặt ra Trong thực tế ứng dụng này, động cơ DC chỉ có dòng tải 200mA khi hoạt động bình thường, và lên đến tối đa 2A khi qúa tải. Tuy nhiên, cũng cần thiết kế một bộ điều khiển mở có thể sử dụng cho các động cơ lên đến 4A. Việc hạn dòng cho động cơ là rất cần thiết, nhất là khi robot hoạt động, có rất nhiều tình huống không mong đợi sẽ xảy ra, vì vậy, cần phải có chế độ hạn dòng bằng phần mềm. Trong các trường hợp nguy hiểm như ngắn mạch do va chạm, hoặc tuột dây nối, cần có mạch bảo vệ chống ngắn mạch bằng phần cứng để đáp ứng kịp thời. Cần điều khiển PWM ở tần số cao để tránh tiếng ồn do động cơ gây ra, nhất là những tiếng kêu nghe rất rõ ở khoảng tần số 1KHz đến 3KHz. Bộ điều khiển PWM thông thường được dùng ở 5KHz. Tuy nhiên, trong ứng dụng này, chúng tôi dùng ở mức 7.8KHz. 92
B.1.2. Giải pháp Nối song song hai cầu H như hình B.2 để điều khiển động cơ lên đến 4A. Hình B.2: Nối song song hai mạch cầu H của L298N Để ngăn chặn dòng điện qua động cơ nhỏ hơn 4A, tại hai ngõ “sense” chúng ta sử dụng điện trở công suất 1.2 Ohm để lấy điện áp hồi tiếp về vi điều khiển. Trong chương trình điều khiển, điện áp hồi tiếp này được đo và luôn đảm bảo ở mức nhỏ hơn 1.2 x 4 = 4.8 V. Với mức điện áp này vẫn đảm bảo sử dụng điện áp tham chiếu (Vref) là điện áp nguồn nuôi vi điều khiển (Vdd – 5V) nên không cần dùng điện áp tham chiếu ngoài. Nếu chọn điện trở nhỏ hơn, điện áp chặn sẽ giảm xuống dưới 4.8V. Ví dụ chọn điện trở 0.6 Ohm, thì điện áp chặn sẽ là 2.4 V. Như vậy lưới chia quá thấp, và độ nhạy lúc này giảm đi hai lần. Hiện tượng ngắn mạch có thể xảy ra trong quá trình điều khiển động cơ. Hiện tượng này không làm ảnh hưởng nhiều đến động cơ, nhưng gây qúa tải tức thời và khi chương trình chưa kịp kiểm soát điện áp hồi tiếp ở chân “sense” sẽ gây cháy chip. Để hạn chế hiện tượng này, chúng tôi dùng một mạch bảo vệ “thông minh” (hình B.3). Khi hiện tượng ngắn mạch xảy ra, ngõ vào lập tức bị kéo xuống mức 0 V, có nghĩa là ngõ ra cũng ở mức thấp và phanh động cơ tức thời trong vòng 10 micro giây. Hình B.4 mô tả các mức điện áp tức thời khi có ngắn mạch. 93
Hình B.3: Mạch bảo vệ Hình B.4: Đáp ứng điện áp theo thời gian khi có ngắn mạch Hai chế độ dừng của L298N rất thuận lợi. Dừng tự do (free stop) được thực hiện khi chân “enable” được kéo xuống mass. Dừng nhanh hay phanh (fast stop – break) được thực hiện khi hai ngõ vào có cùng logic. Trường hợp dừng tự do chỉ được dùng khi điện áp hồi tiếp đo dòng tải ở chân “sense” vượt quá cho phép và được dừng bởi chương trình điều khiển. Tất cả các trường hợp dừng khác đều dùng biện pháp dừng nhanh. Như vậy, trong trường hợp ngắn mạch, động cơ sẽ được duy trì ở trạng thái phanh. L298N không có diode nội để bảo vệ các mosfet nằm bên trong, do đó, cần có các diode ngoài để bảo vệ (xem Mạch nguyên lý). Để đảm bảo điều khiển ở tần số 94
PWM cao, cần dùng diode nhanh có điện trở thấp. Diode chuyên dụng để điều khiển động cơ là các diode fast recovery Schottky. Nhưng ở tần số thấp như trong ứng dụng này, vẫn có thể dùng loại 1N4007. Một lưu ý rằng L298N khi hoạt động rất nóng, nhiệt độ có thể làm phỏng tay khi chạm vào L298N. Do vậy, cần có một miếng tản nhiệt để giải nhiệt cho L298N. Khi không có tản nhiệt, L298N sẽ nóng rất nhanh và tự động ngắt điều khiển. Trong các thí nghiệm, L298N sẽ ngắt mạch trong vòng 45 đến 60 giây khi không có tản nhiệt. Khi có tản nhiệt, chúng tôi đã thử cho chạy liên tục với chu kỳ nhiệm vụ PWM là 100% trong vòng 15 phút, và nhiệt độ của L298N không hề tăng cao. B.1.3. Mạch in Hình B.5: Mạch in điều khiển động cơ B.1.4. Mạch thiết kế Hình B.6: Ảnh chụp mạch điều khiển động cơ 95
B.1.5. Mạch nguyên lý Hình B.7: Mạch nguyên lý điều khiển động cơ 96