Giới thiệu chương
- Vấn đề điều khiển và ổn định tốc độ động cơ DC
- Sơ lược về động cơ DC và các phương pháp điều chỉnh tốc độ, đặc điểm các phương pháp
- Đề xuất các phương án, chọn phương án tốt nhất để thực hiện
- Xây dựng mô hình điều khiển và ổn định tốc độ động cơ DC theo phương pháp điều chế độ rộng xung
Nội dung
Khái quát đề tài
Truyền động điện đang trở thành xu hướng phổ biến trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm như kết cấu gọn nhẹ, độ bền cao và độ tin cậy tốt Bên cạnh đó, nó cũng thân thiện với môi trường, không gây ra các vấn đề ô nhiễm Đặc biệt, truyền động điện một chiều đóng vai trò quan trọng trong điều khiển tự động, nhờ vào khả năng điều chỉnh tốc độ một cách dễ dàng.
Động cơ điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, bao gồm máy công cụ, máy CNC, cánh tay robot, băng tải và máy nâng vận chuyển, cũng như trong các thiết bị gia dụng và máy vi tính Những thiết bị này đòi hỏi độ chính xác cao, tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ dài và chu kỳ bảo trì tối ưu Để đạt được những tiêu chí này, việc điều khiển tốc độ động cơ điện một cách chính xác, ổn định, nhanh chóng và mượt mà là rất cần thiết.
Ổn định tốc độ động cơ là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của nhiều máy móc trong ngành công nghiệp, đồng thời quyết định chất lượng sản phẩm.
Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ điện một chiều, trong đó phổ biến nhất là thay đổi điện áp phần ứng bằng các thiết bị băm điện áp một chiều như vi điều khiển, bộ điều khiển PID số và mạch băm xung Những thiết bị này hoạt động với hiệu suất cao, giảm thiểu tổn thất năng lượng và ít nhạy cảm với nhiệt độ cũng như môi trường Tuy nhiên, nếu tần số đóng mở quá lớn, có thể phát sinh nhiễu vô tuyến.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết cách xây dựng mạch điều khiển và ổn định tốc độ cho động cơ DC bằng phương pháp Chopper, hay còn gọi là điều chế độ rộng xung Phương pháp này rất phổ biến và dễ tiếp cận nhờ vào nhiều cách thiết kế mạch khác nhau Tuy nhiên, việc thiết kế mạch để đạt được điều khiển và ổn định tốc độ như mong muốn, đồng thời đảm bảo hoạt động ổn định, kích thước nhỏ gọn và giá thành hợp lý là một thách thức không nhỏ Điều này đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức vững về điện tử và hiểu rõ hoạt động của các linh kiện điện tử cũng như thiết bị điện trong thực tế.
- Tìm hiểu hoạt động của động cơ điện một chiều, đặc tính cơ, các phương pháp điều chỉnh tốc độ
- Tìm hiểu các loại mạch băm xung áp một chiều
- Tìm hiểu hoạt động và cách sử dụng các loại cảm biến tốc độ
- Phân tích ưu nhược điểm của các mạch băm xung áp một chiều, cảm biến tốc độ để chọn phương án thiết kế mạch tối ưu
Để phát triển một hệ thống điện tử hiệu quả, cần thực hiện các bước như vẽ sơ đồ khối chức năng và sơ đồ mạch nguyên lý, phân tích nguyên lý hoạt động, và lựa chọn linh kiện thực tế Sau đó, mô phỏng trên phần mềm và thử nghiệm trên testboard để đo đạt và hiệu chỉnh Cuối cùng, thi công mạch thực tế theo từng khối chức năng và lắp ghép mạch hoàn chỉnh là bước quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Đánh giá kết quả của hệ thống điều khiển bao gồm các yêu cầu về chất lượng như dải tốc độ, tính ổn định, thời gian đáp ứng và sai lệch tĩnh tốc độ khi thay đổi tải trọng Để nâng cao hiệu quả, cần xác định phương hướng phát triển cho đề tài nhằm cải thiện các yếu tố này.
Động cơ điện một chiều và các phương pháp điều chỉnh tốc độ
5 Động cơ điện một chiều gồm 2 phần chính:
Phần tĩnh (Stator) hay còn gọi là phần kích từ, gồm có các bộ phận sau:
- Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường
+ Trong các động cơ công suất nhỏ cực từ chính là nam châm vĩnh cửu.
Trong các động cơ có công suất trung bình và lớn, cực từ đóng vai trò quan trọng và thường được cấu tạo từ nam châm điện Cấu trúc của cực từ bao gồm dây quấn kích từ nằm bên ngoài lõi sắt, và nó được gắn chặt vào vỏ máy bằng các bu lông.
Lõi sắt cực từ được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,5 đến 1 mm, được ép lại và tán chặt Đối với động cơ điện nhỏ, có thể sử dụng thép khối để thay thế.
Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính nhằm cải thiện hiệu suất làm việc của máy điện Lõi thép của cực từ phụ thường được chế tạo từ thép khối, và trên thân của nó có dây quấn cực từ phụ được kết nối với dây quấn phần ứng.
Gông từ là thành phần quan trọng trong động cơ, có chức năng kết nối các cực từ và tạo vỏ máy Đối với động cơ nhỏ và vừa, gông từ thường được làm từ thép dày uốn và hàn, trong khi đó, máy điện lớn thường sử dụng thép đúc để đảm bảo độ bền và hiệu suất.
Phần quay (Rotor): bao gồm những bộ phận sau:
Lõi thép phần ứng của động cơ điện được sử dụng để dẫn từ, thường được chế tạo từ các tấm thép kỹ thuật điện dày 0.5mm, được phủ cách điện mỏng ở hai mặt và ép chặt lại với nhau nhằm giảm thiểu tổn hao do dòng điện xoáy Trên lõi thép có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng, và trong các động cơ điện nhỏ, lõi sắt được ép trực tiếp vào trục.
Hình 1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Trong động cơ điện lớn, giá rotor được đặt giữa trục và lõi sắt, giúp tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm trọng lượng của rotor.
Cuộn dây phần ứng là thành phần quan trọng trong động cơ điện, bao gồm nhiều bối dây được kết nối theo quy luật nhất định và quấn trên lõi thép Đối với động cơ điện nhỏ, thường sử dụng dây có tiết diện tròn, trong khi động cơ vừa và lớn sử dụng dây có tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với lõi thép, và các đầu dây được nối với các phiến đồng, gọi là phiến góp Những phiến góp này được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục, tạo thành cổ góp hay vành góp.
+ Nắp máy: bảo vệ máy, cách điện an toàn Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi
Cơ cấu chổi than tiếp xúc với cổ góp có vai trò quan trọng trong việc đưa dòng điện vào cuộn dây phần ứng, đồng thời đảo chiều dòng điện khi rotor quay Chổi than được làm từ than graphit, được gắn cố định trên giá chổi than và được giữ chặt vào cổ góp nhờ lò xo.
Khi áp dụng điện áp một chiều U vào hai chổi điện, dòng điện sẽ chạy qua dây quấn phần ứng Các cuộn dây dẫn dòng điện trong từ trường sẽ chịu tác động của lực từ, khiến rotor quay.
- Khi rotor quay được nữa vòng , bộ cổ góp điện sẽ làm đảo chiều dòng điện giúp cho roto quay liên tục và đúng chiều
Khi rotor quay trong quá trình vận hành bình thường, nó sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động, có tác dụng đối kháng lại điện áp bên ngoài cung cấp cho động cơ Do đó, điện áp đặt lên động cơ bao gồm hai thành phần chính: sức phản điện động và điện áp sinh ra từ điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.
1.2.2.3 Phân loại, đặc điểm, ứng dụng của động cơ điện một chiều a) Phân loại: theo cách kích từ động cơ, ta có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ 2 nguồn riêng lẽ
- Động cơ điện một chiều kích từ song song: cuộn dây kích từ mắc song song với cuộn dây phần ứng
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp được cấu tạo bởi hai cuộn dây kích từ: một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng và một cuộn mắc song song với phần ứng Đặc điểm nổi bật của loại động cơ này là sự kết hợp giữa hai phương pháp kích từ, giúp cải thiện hiệu suất và khả năng điều chỉnh tốc độ.
Hệ thống chổi than cổ góp có độ tin cậy và an toàn kém trong môi trường rung chấn, dẫn đến tuổi thọ động cơ ngắn và yêu cầu bảo trì thường xuyên Ngoài ra, chúng dễ phát tia lửa, không phù hợp cho môi trường gần khí gas hầm lò Công suất của hệ thống này thường thấp, quá trình chế tạo phức tạp, và khi đạt công suất cao thì lại cồng kềnh và đắt tiền Hiệu suất của chúng không vượt trội hơn so với các loại động cơ điện khác.
+ Quán tính cơ nhỏ, dễ điều chỉnh liên tục tốc độ quay trong một khoảng rộng, có khả năng quá tải, đảo chiều quay dễ dàng
+ Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ, cấu trúc mạch điều khiển đơn giản, giá rẻ, đạt chất lượng cao hơn so với động cơ xoay chiều
+ Có thể dùng làm động cơ hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau c) Ứng dụng
Động cơ điện một chiều là lựa chọn lý tưởng cho những ứng dụng yêu cầu momen mở máy lớn và khả năng điều chỉnh tốc độ mượt mà, rộng rãi Chúng thường được sử dụng trong các hệ truyền động hoạt động liên tục với các chế độ khởi động, hãm và đảo chiều.
Trong các hệ thống cơ điện tử và robot, có nhiều ứng dụng quan trọng như băng tải, thang máy, máy ép, xe điện, máy công cụ, máy nâng vận chuyển, máy cán và máy nghiền.
1.2.2.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Từ phương trình tốc độ: suy ra có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách:
+ Điều chỉnh bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng
+ Điều chỉnh từ thông a) Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng:
Bộ băm xung áp một chiều
Băm áp một chiều là công nghệ chuyển đổi điện áp một chiều ổn định thành xung điện áp, cho phép điều chỉnh độ rộng xung để kiểm soát trị số trung bình điện áp tải Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng điều chỉnh linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý điện áp.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bằng mạch băm xung nổi bật hơn so với các phương pháp truyền thống như biến trở hay máy phát một chiều nhờ vào khả năng điều chỉnh tốc độ và đảo chiều dễ dàng Nó không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời đảm bảo trạng thái hãm tái sinh cho động cơ Sự phát triển của các linh kiện bán dẫn giúp mạch băm xung hoạt động mượt mà, với chi phí bảo trì thấp và kích thước nhỏ gọn, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các động cơ một chiều có công suất nhỏ.
Băm xung một chiều có thể chia làm 3 loại cơ bản:
- Mạch băm xung nối tiếp (Chopper lớp A)
- Mạch băm xung song song (Chopper lớp B)
- Mạch băm xung có đảo chiều (Chopper lớp C, D, E)
+ Mạch băm xung đảo dòng (Chopper lớp C)
+ Mạch băm xung đảo áp (Chopper lớp D)
+ Mạch băm xung hỗn hợp (Chopper lớp E)
Mạch chopper lớp E cho phép nhận điện áp ra tải cao hơn điện áp nguồn cung cấp, tuy nhiên chỉ phù hợp với dải công suất nhỏ, do đó ít được sử dụng Hầu hết các mạch băm xung một chiều hiện nay đều thuộc loại này.
Phần tử điều chỉnh thích hợp cho băm xung một chiều là các loại điều khiển quá trình đóng và mở, với Transistor (BJT, MOSFET, ) là lựa chọn tối ưu Khi công suất tải vượt quá ngưỡng cho phép, việc sử dụng các linh kiện này trở nên cần thiết để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
13 phải dùng Thyristor, lúc đó cần thêm vào mạch các phần tử dùng để ngắt mạch khiến cho mạch phức tạp và hoạt động kém tin cậy.
1.2.3.4 Các phương pháp điều chỉnh điện áp ra Để điều chỉnh điện áp ra tải có thể thay đổi độc lập thời gian có xung , chu kì xung T hoặc đồng thời cả hai tham số này.Thực tế phương pháp biến đổi độ rộng xung được dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm.
Xây dựng mô hình vật lý hệ thống điều khiển và ổn định tốc độ động cơ điện một chiều theo phương pháp điều chế độ rộng xung
một chiều theo phương pháp điều chế độ rộng xung
Hình 1.8 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và ổn định tốc độ động cơ
Mạch điều khiển nhận giá trị điện áp đầu vào và điện áp phản hồi từ cảm biến tốc độ, sau đó xử lý tín hiệu và phát tín hiệu xung PWM cho mạch công suất nhằm điều khiển động cơ DC.
Sử dụng động cơ DC dùng nam châm vĩnh cửu có từ thông xem như không đổi điều khiểnMạch
Mạch băm giảm áp Động cơ
1.2.4.2 Mạch băm xung một chiều
Mạch băm xung nối tiếp sử dụng để giảm áp (buck converter) cho phép điều chỉnh trị số trung bình của điện áp Utb đặt vào tải từ 0 đến giá trị tối đa bằng điện áp một chiều E của nguồn cung cấp Điều này có nghĩa là 0 < Utb ≤ E Để thay đổi điện áp đầu ra, ta có thể điều chỉnh thời gian có xung trong khi giữ chu kỳ T cố định.
Bộ lọc L-C giúp cải thiện chất lượng điện áp đầu ra, đặc biệt khi tải có tính cảm kháng Chỉ cần cuộn cảm L với điện cảm nhỏ hoặc thậm chí không cần cuộn cảm cũng đủ để làm mượt dòng điện trên tải khi tần số băm xung cao Đối với động cơ điện một chiều, các thông số quan trọng bao gồm điện trở mạch phần ứng R, điện cảm phần ứng L, và suất điện động phản kháng E’.
+ Trong thời gian t1,Transistor Q1 dẫn bão hòa, điện áp đặt vào hai đầu mạch ud = U cuộn cảm L và tụ C1 tích lũy năng lượng
+ Trong thời gian t2, Q1 tắt, điện áp ud = 0, cuộn cảm xả năng lượng thông qua diode D1, tụ C1 xả năng lượng điện trường duy trì dòng điện qua tải.
Trị số trung bình điện áp tải được tính :
Với là độ rộng xung hay tỉ số chu kì
Giá trị điện cảm L được xác định căn cứ vào biên giới dòng điện qua cuộn dây liên tục và gián đoạn, được tính theo biểu thức:
Dòng điện qua cuộn dây I trong chế độ dòng điện liên tục bao gồm thành phần dòng điện tải một chiều và thành phần dòng xoay chiều từ tụ lọc Giá trị gợn sóng điện áp bị giới hạn bởi dung lượng của tụ lọc đầu ra.
Khuếch đại xung Phần tử điều chỉnh
Hình 1.10 Sơ đồ khối mạch điều khiển băm xung a) Khâu so sánh: so sánh điện áp đặt và điện áp phản hồi tạo điện áp điều khiển
Cảm biến tốc độ sử dụng tốc độ kế quang để đo lường tốc độ, trong đó khi tốc độ tăng, điện áp phản hồi từ cảm biến sẽ giảm và ngược lại.
Vcb > Vđặt ( tốc độ thấp hơn yêu cầu): Tụ C4 nạp qua R8 → Vđk giảm→ điện áp ra tải tăng lên →Vcb giảm
Vcb < Vđặt (tốc độ cao hơn yêu cầu): Tụ C4 xả qua R9 → Vđk tăng → điện áp ra tải giảm xuống →Vcb tăng
Vcb = Vđặt : U7a và U7b xuất ra điện áp 1/2Vcc < 2/3Vcc, U4 và U5 ngưng dẫn, điện áp Vdk được giữ ổn định. b) Khâu tạo tần số:
Tạo điện áp răng cưa hoặc tam giác với tần số tùy ý, trong đó tần số có thể lớn hay nhỏ tùy thuộc vào khả năng chịu tần số của phần tử điều chỉnh Đối với thyristor, tần số thường dưới 500Hz, trong khi với transistor, tần số có thể đạt vài kHz.
Xét các mạch tạo điện áp tam giác/ răng cưa của khâu tạo tần số:
+ Dùng các mạch dao động đa hài: tín hiệu điện áp ra có tính phi tuyến cao
+ Mạch dao động tích thoát dùng UJT:
dùng nguồn dòng: tuyến tính
UJT không phổ biến trên thị trường, có thể thay thế bằng BJT nhưng cần tạo xung kích đóng mở BJT
Sử dụng op-am để tạo sóng răng cưa là một phương pháp đơn giản nhưng có hạn chế về tính tuyến tính và yêu cầu điện áp âm Trong khi đó, mạch tích phân sóng vuông bằng op-am mang lại tính tuyến tính, nhưng lại gặp vấn đề với xung tam giác không ổn định, và biên độ của nó thay đổi tùy thuộc vào tần số.
+ Mạch dao động dùng IC 555 nạp cho tụ bằng nguồn dòng: điện áp ra tuyến tính, biên độ ổn định, dễ tính toán.
Mạch tạo tần số sử dụng IC555 hoạt động bằng cách nạp tụ C3 qua dòng ổn định đến 2/3 Vcc, sau đó kích xả qua điện trở R3 về 1/3 Vcc, dẫn đến quá trình nạp lại của tụ Điện trở R3 được chọn nhỏ để tụ C3 xả nhanh, tạo ra điện áp giảm theo dạng tuyến tính Thời gian nạp tụ lớn hơn nhiều so với thời gian xả, do đó, điện áp trên tụ C2 có dạng sóng tam giác vuông.
Biên độ xung tam giác:
Dòng điện của nguồn dòng:
Thời gian xả tụ C3: c) Khâu tạo xung:
Xác định thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển để tạo ra xung điều khiển Khi điện áp tựa bằng điện áp điều khiển, mức điện áp sẽ được đảo ngược Điện áp tựa có dạng tam giác do khối tạo tần số cung cấp, và hình dạng xung điều khiển sẽ phụ thuộc vào loại khóa bán dẫn được sử dụng.
+ Khóa bán dẫn là thyristor, xung điều khiển là xung kim với sườn trước dốc thẳng đứng
+ Khóa bán dẫn là transistor, xung điều khiển dạng chữ nhật, độ rộng các xung này bằng độ rộng xung điện áp tải
Khâu tạo xung khuếch đại có nhiệm vụ tạo ra xung phù hợp để mở khóa bán dẫn, đảm bảo đủ công suất và cách ly giữa mạch điều khiển và mạch công suất, đặc biệt khi nguồn điện đạt hàng chục vôn trở lên.
Phương pháp 1 (sử dụng tốc độ kế điện từ): Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
21 Điện áp răng cưa Điện áp điều khiển
Output Hình 1.13 Tạo xung vuông bằng phương pháp so sánh
Tốc độ kế điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc đo tần số chuyển động của phần tử quay Phương pháp sử dụng tốc độ kế vòng loại xung bao gồm một đĩa mã hóa gắn với trục quay, tạo ra xung tương ứng với chuyển dịch cơ bản Tần số xung này tỷ lệ thuận với tốc độ cần đo, giúp xác định chính xác tốc độ quay của thiết bị.
Các loại: Tốc độ kế từ trở biến thiên, tốc độ kế quang…
Hình 1.14b Tốc độ kế từ trở biến thiên
Hình 1.14c Tốc độ kế quang soi thấu và phản xạ
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu chương
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch + Các linh kiện thụ động R-L-C
+ Các linh kiện tích cực: diode, transistor
+ Vi mạch khuếch đại thuật toán OP-AMP
- Giới thiệu phần mềm mô phỏng và thiết kế mạch Proteus
Nội dung
Linh kiện bị động không cung cấp nguồn cho mạch và thường có mối quan hệ tuyến tính với điện áp, dòng điện và tần số, bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm và biến áp Trong khi đó, linh kiện điện cơ kết hợp giữa điện và cơ học, như thạch anh, rơle và công tắc Bài viết này sẽ tập trung vào linh kiện thụ động đầu tiên, đó là điện trở.
2.2.1.1 Điện trở a) Khái niệm Điện trở là gì ? Hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. b) Các thông số của điện trở Điện trở của dây dẫn :
Giá trị điện trở biểu thị khả năng cản trở dòng điện, với yêu cầu cơ bản là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian Điện trở tốt có giá trị nhỏ, trong khi điện trở kém có giá trị lớn hơn.
Giá trị điện trở được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ, hoặc GΩ.
Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây Công thức tính điện trở được thể hiện như sau: Hình 2.1 Ký hiệu của điện trở trong mạch điện.
ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
L là chiều dài dây dẫn
S là tiết diện dây dẫn
R là điện trở đơn vị là Ohm
Điện trở được sản xuất với các giá trị xác định, vì vậy khi thiết kế mạch điện, cần lựa chọn giá trị điện trở gần nhất với giá trị tính toán lý thuyết.
Sai số là độ chênh lệch tương đối giữa giá trị thực tế của điện trở và giá trị danh định, được tính theo %
Công suất tối đa cho phép
Khi có dòng điện cường độ I chạy qua điện trở R, năng lượng nhiệt tỏa ra trên R với công suất:
Khi cường độ dòng điện tăng, nhiệt lượng tiêu thụ trên điện trở R cũng tăng, khiến điện trở nóng hơn Do đó, cần thiết kế điện trở với kích thước lớn để đảm bảo khả năng tản nhiệt hiệu quả Công suất tối đa cho phép là giới hạn nhiệt mà điện trở có thể chịu, nếu vượt quá ngưỡng này, điện trở sẽ bị quá nhiệt và có nguy cơ cháy.
Công suất tối đa cho phép đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt
1/ Điện trở có giá trị xác định
Điện trở than ép, hay còn gọi là điện trở film cacbon, có dải giá trị từ 1Ω đến 100MΩ và công suất danh định từ 1/8W đến 2W, với phổ biến nhất là 1/4W và 1/2W Điểm nổi bật của loại điện trở này là tính thuần trở, khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng ở tần số thấp.
Điện trở dây quấn được làm từ dây Nichrome quấn quanh lõi hình trụ, với giá trị trở kháng phụ thuộc vào vật liệu, đường kính và độ dài của dây Loại điện trở này có giá trị nhỏ, độ chính xác cao và công suất nhiệt lớn, nhưng nhược điểm là tính chất điện cảm khiến nó không phù hợp cho mạch cao tần, mà thường được sử dụng trong các mạch âm tần.
Điện trở màng mỏng được chế tạo bằng cách lắng đọng cacbon, kim loại hoặc oxit kim loại thành màng mỏng trên lõi hình trụ Chúng có giá trị điện trở từ thấp đến trung bình và nổi bật với tính chất thuần trở, thích hợp cho các ứng dụng ở tần số cao Tuy nhiên, điện trở màng mỏng có công suất nhiệt thấp và giá thành tương đối cao.
2/ Điện trở có giá trị thay đổi
Biến trở (Variable Resistor) được cấu tạo từ một điện trở dạng màng than hoặc dây quấn hình cung, với trục xoay ở giữa kết nối với con trượt Khi con trượt di chuyển, nó tiếp xúc với vành điện trở, tạo ra cực thứ ba, giúp điều chỉnh điện trở giữa cực thứ ba và cực còn lại.
1 trong 2 cực còn lại có thể thay đổi Biến trở được sử dụng điều khiển điện áp
(potentiometer: chiết áp) hoặc điều khiển cường độ dòng điện (Rheostat)
- Nhiệt trở Là linh kiện có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ
Điện trở quang, hay còn gọi là quang trở, là một linh kiện nhạy cảm với bức xạ điện từ trong phổ ánh sáng nhìn thấy Giá trị điện trở của quang trở thay đổi tùy thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào nó.
Cách ghi và đọc tham số điện trở Quy ước mầu Quốc tế
Hình 2.2 Bảng màu điện trở Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu :
* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu :
Vòng số 4 trên điện trở luôn có màu nhũ vàng hoặc nhũ bạc, đại diện cho sai số của điện trở Khi đọc trị số của điện trở, cần bỏ qua vòng này để có được giá trị chính xác.
- Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
- Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị
- Vòng số 3 là bội số của cơ số 10
- Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)
- Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào
- Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm
Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu :
Vòng số 5 là vòng cuối cùng và cũng là vòng ghi sai số Khi trở 5 vòng màu, số lượng màu sắc sai số rất đa dạng, điều này gây khó khăn trong việc xác định vòng cuối cùng Tuy nhiên, vòng cuối thường có khoảng cách xa hơn một chút so với các vòng trước.
- Đối diện vòng cuối là vòng số 1
Cách đọc trị số của trở 4 vòng màu tương tự như cách đọc của các trở khác, nhưng vòng số 4 đại diện cho bội số của cơ số 10 Trong đó, vòng số 1, số 2 và số 3 lần lượt tương ứng với hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
- Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4).
- Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào.
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động quan trọng, được sử dụng phổ biến trong các mạch điện tử như mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều và mạch tạo dao động Cấu tạo của tụ điện bao gồm hai bản cực song song, với một lớp cách điện gọi là điện môi ở giữa Các chất liệu thường dùng làm điện môi bao gồm giấy, gốm, mica và giấy tẩm hóa chất, từ đó tụ điện được phân loại thành các loại như Tụ giấy, Tụ gốm và Tụ hóa.
Hình 2.3 Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá b) Hình dáng thực tế của tụ điện
Hình 2.4a Hình dạng của tụ gốm.
Hình 2.4b Hình dạng của tụ hoá c) Điện dung , đơn vị và ký hiệu của tụ điện
Kết luận chương
Chương này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc, chức năng và thông số của từng linh kiện trong mạch điện Mỗi linh kiện điện tử đều có những đặc tính riêng, phù hợp với các ứng dụng mà nhà sản xuất đề ra Một linh kiện có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, và mỗi khối mạch yêu cầu các phương án sử dụng linh kiện đa dạng Khi thiết kế mạch, việc lựa chọn linh kiện điện tử tối ưu là rất quan trọng để đáp ứng yêu cầu của bài toán Bằng cách kết hợp với datasheet và áp dụng các công thức tính toán điện áp, dòng điện, công suất, chúng ta có thể chọn linh kiện phù hợp Chương tiếp theo sẽ hướng dẫn cụ thể cách tính toán và lựa chọn linh kiện cho mạch thực tế.