Các Loại Mạch Điều Khiển Động Cơ Không Chổi Than Trên Thị Trường Hiện Nay

Bạn đang tìm kiếm một mạch điều khiển động cơ không chổi than phù hợp cho dự án của mình? Bạn đang băn khoăn không biết nên chọn loại nào, mua ở đâu, giá bao nhiêu? Đừng lo lắng, bài viết này sẽ giúp bạn giải quyết tất cả những vấn đề đó.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các loại mạch điều khiển động cơ không chổi than trên thị trường hiện nay. Chúng ta sẽ tìm hiểu về các yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn mạch điều khiển động cơ không chổi than, cũng như một số mạch điều khiển động cơ không chổi than phổ biến trên thị trường.

1. Khái niệm motor không chổi than

Trong mạch điều khiển động cơ không chổi than, motor không chổi than đóng một vai trò chủ đạo. Do không có bộ phận dùng để đổi chiều cơ khí có sử dụng vành góp, chổi than cho nên loại động cơ này khắc phục được hầu hết các nhược điểm, hạn chế của các loại động cơ 1 chiều thông thường. 

Hơn nữa, đây còn là động cơ mang lại hiệu suất cao do giảm thiểu được tổn thất công suất, động cơ bền bỉ nên không cần bảo dưỡng. Và đặc biệt là quán tính rotor nhỏ của động cơ 1 chiều không chổi than hiện nay đã làm tăng nhu cầu sử dụng loại động cơ này trong những ứng dụng sản xuất rô bốt cũng như servo công suất lớn.

Cấu tạo động cơ không chổi than thông dụng hiện nay

Việc phát minh ra các thiết bị máy móc có công suất hiện đại như Mosfet, Igbt, Gto cũng như nam châm vĩnh cửu đất hiếm năng lượng cao hiện nay đã tăng cường các ứng dụng của động cơ không chổi than vào trong các truyền động có yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ.

Khi bàn về chức năng của động cơ điện, chúng ta cũng không được quên ý nghĩa của các loại dây quấn và sự đổi chiều. Đổi chiều chính là quá trình biến đổi dòng điện 1 chiều ở đầu vào trở thành dòng điện xoay chiều và phân bố 1 cách chính xác dòng điện này tới mỗi cuộn dây quấn ở phần ứng trong động cơ. 

Ở động cơ 1 chiều thông thường, quá trình đổi chiều được thực hiện bởi bộ phận cổ góp và chổi than. Ngược lại, ở động cơ 1 chiều không sử dụng chổi than, việc đổi chiều sẽ được thực hiện bằng phương pháp sử dụng các thiết bị bán dẫn, chẳng hạn như mosfet, gto, transistor, igbt,...

2. Nguyên tắc điều khiển động cơ không chổi than

Đặc tính cơ của động cơ không chổi than giống với đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều thông thường. Tức là mối quan hệ giữa mô men và tốc độ sẽ là các đường tuyến tính cho nên sẽ rất thuận tiện trong quá trình điều khiển động cơ nhằm mục đích truyền động đối với các cơ cấu khác. 

Động cơ BLDC không sử dụng chổi than cho nên tốc độ có thể tăng lên cao hơn do không có cơ cấu hạn chế đánh lửa. Vì vậy, vùng điều chỉnh của động cơ BLDC khi đó có thể sẽ được mở rộng hơn.

Đặc tính làm việc và đặc tính cơ của động cơ không chổi than

Để điều khiển động cơ BLDC, người ta dùng 2 phương pháp chính: phương pháp dùng cảm biến vị trí Hall (hoặc cảm biến Encoder) và phương pháp điều khiển không cảm biến (tiếng Anh gọi là sensorless control). Trong đó, chúng ta có 2 phương pháp điều chế điện áp chạy ra từ bộ điều khiển đó là: điện áp dạng sóng hình thang và điện áp dạng sóng hình sin. 

Cả hai phương pháp điện áp dạng sóng hình thang và hình sin ở trên đều có thể sử dụng cho phương pháp điều khiển có cảm biến Hall và điều khiển không cảm biến. Trong khi đó, phương pháp điều khiển không cảm biến thì chỉ dùng phương pháp duy nhất là điện áp dạng sóng hình thang.

3. Sơ đồ và cách điều khiển động cơ không chổi than

Động cơ BLDC có tới 3 dây trong khi đó module chỉ hỗ trợ được 2 dây. Vậy thì phải làm sao? Chúng ta sẽ sử dụng thêm 1 thiết bị mới có tên gọi là ESC. ESC chính là điều tốc cho động cơ motor brushless, hoạt động được bằng cách băm xung cho bộ phận chân tín hiệu.

Sơ đồ dây của mạch điều khiển động cơ không chổi than:

• Bên phải: Gồm có 3 dây được nối với 3 dây motor. Chú ý: Nối dây ở phần giữa của ESC với cuộn dây ở giữa của motor, còn 2 dây còn lại thì nối ở đâu cũng không quan trọng. Bởi vì nếu bạn đảo 2 dây ấy thì chỉ có tác dụng đổi chiều motor mà thôi.
• Bên trái: Gồm 2 dây lớn, đây chính là dây cấp nguồn tạo nên công suất cho motor. Quan sát kỹ bạn sẽ thấy 3 dây nhỏ ở dưới khá giống với 3 dây servo. Nó hoạt động và có code lập trình khá giống với dây servo được hoạt động cùng băm xung. Chức năng của 3 dây này như sau: Dây đen chính là cực âm, dây đỏ thì cho ra nguồn 5V, còn dây vàng là dây tín hiệu, được nối với Arduino (cụ thể là với chân PWM).

4. Điều khiển động cơ không chổi than dùng Code Arduino

Chúng ta sẽ tiến hành điều khiển tốc độ của motor bằng cách băm sao cho ESC có được 1 xung dài từ 1ms-2ms. Như vậy 1ms mới được coi là ở mức LOW, còn 2ms mới được coi là mức HIGH.

Chuẩn bị những dụng cụ dưới đây:

• Arduino (dùng UNO cho dễ)
• Motor brushless
• ESC
• Dây cắm được kết nối ESC với Arduino.
• Biến trở
• Lắp mạch

Các bạn lắp mạch điều khiển theo sơ đồ sau đây:

Điều khiển động cơ không chổi than dùng Code Arduino

Code: Bạn có thể sử dụng ké thư viện của servo, khi đó mạch điều khiển sẽ có dạng dưới đây:

#include<Servo.h>

Servo ESC; 

int val; // Đọc biến trở

int vel; // Độ dài xung gửi cho ESc 

void setup()

{ESC.attach(9)} void loop () 

{val=analogRead            (A5)            vel=map(val,0,1023,1000,2000)

​ESC.writeMicroseconds (vel)}

Các bạn nên chú ý ngắt kết nối nguồn của ESC khi tiến hành quá trình tải lên. Chỉ cần sau khi tải lên xong các chương trình thì sẽ kết nối lại pin.

Động cơ sẽ có tiếng “bíp” khi ESC được kích hoạt. Sau đó, các bạn có thể gửi các giá trị số nguyên giữa dãy số 1000 và 2000 để tiến hành thay đổi tốc độ.

5. Các loại mạch điều khiển động cơ không chổi than trên thị trường

a) Mạch điều khiển tốc độ động cơ BLDC DC 5V-12V 2A 15W

Là mạch điều khiển động cơ không chổi than khá nhỏ gọn (30 x 25mm) nhưng lại có đầy đủ chức năng. Tuy nhiên, đây cũng được xem là nhược điểm, mặc dù không có chỗ bắt dây dẫn bằng vít, chúng ta phải cắm bằng Jump. Trên mạch có sẵn 1 cái núm xoay dùng để điều chỉnh tốc độ, các loại đèn báo nguồn, đèn báo lỗi cũng như đèn báo tốc độ, có cả chân cắm để chọn chiều quay khi điều khiển.

Với nguồn điện DC đầu vào từ động cơ DC 5V-12V (MAX. 15V) nên mạch này cho ra công suất tối đa là 15W và khi đó dòng 1.5A (MAX. 2A). Ở tốc độ lớn nhất, động cơ không chổi than có thể điều khiển được lên tới vận tốc 10.000 vòng/ phút (10000 RPM). Khi mua mạch điều khiển này, các bạn còn được đại lý tặng kèm một sợi dây cáp để có thể kết nối với nguồn và động cơ.

Mạch điều khiển tốc độ động cơ BLDC DC 5V-12V 2A 15W

b) Module không chổi than 7-12V, 1.2A dùng biến trở điều chỉnh tốc độ kde4578

Là module điều khiển chổi than có giá thành tương đối rẻ, chỉ khoảng trên dưới 100K, động cơ này có thể điều khiển tốc độ bằng tay (sử dụng biến trở) và đảo chiều quay bằng phương pháp chọn cắm Jump. 

Mạch sử dụng nguồn khá rộng, từ 7V 12V và ở trên mạch còn có gắn 1 con Diode để bảo vệ ngược cho cực nguồn. Để gắn cuộn dây vào mạch, người ta sử dụng các đầu nối vít M3 để giúp tháo lắp dây được thuận tiện hơn.

c) Bộ điều khiển động cơ không dùng chổi than 24v 36v 48v 250w 350w

Đây là một mẫu mạch điều khiển không chổi than chuyên nghiệp, nó được bọc trong 1 chiếc hộp vô cùng chắc chắn. Cùng với đó chính là rất nhiều đầu vào đầu ra sẽ đem lại khả năng điều khiển động cơ nhanh chóng và linh động.

Bạn có thể có thể sử dụng động cơ không dùng chổi than 24v 36v 48v 250w 350w vào nhiều loại máy móc khác nhau, đặc biệt là các máy móc yêu cầu có độ chính xác cao. Vì vậy, việc nó sở hữu 1 mức giá khá cao cũng là điều đương nhiên, nếu không đủ tài chính thì bạn có thể tìm một động cơ 24v 36v 48v 250w 350w cũ, giá thành của nó chỉ bằng 1 nửa sản phẩm mới mà thôi.

d) Module điều khiển động cơ không có chổi than 3 pha vô cấp đảo chiều 6-30VDC 2 kHz/ 20kHz 

Điều khiển tốc độ động cơ không chổi than theo cả chiều thuận và chiều nghịch, do đó, bộ điều khiển tốc độ động cơ còn có 1 chiếc núm để điều chỉnh tốc độ và rất dễ vận hành. Bộ điều khiển tốc độ giúp hỗ trợ điện áp 6-30V và phù hợp với các loại động cơ không sử dụng chổi than như 37GB3525. 

Ở module này đã có sẵn 1 đầu ốc để các bạn có thể vặn dây thuận tiện, cho nên việc điều khiển để đảo chiều CW (thuận) hay chiều CCW (nghịch) được thực hiện dễ dàng, chỉ cần bấm vào nút nhấn mà không phải sét lại bằng Jump nữa. 

Đặc biệt, động cơ còn có bổ sung thêm 1 chế độ để dừng khẩn cấp. Tuy nhiên, ở module này lại không có tính năng bảo vệ khi bạn chẳng may lắp ngược cực nguồn. Do vậy, các bạn nên lưu ý vấn đề này ngay từ lúc bắt đầu lắp đặt.

Module điều khiển động cơ không có chổi than 3 pha vô cấp đảo chiều

Thông số kỹ thuật gồm có:

• IC dùng để điều khiển: N76E003AT20
• Điện áp đầu vào module khoảng: 6-30VDC
• Tần số hoạt động của động cơ: 2 kHz/ 20kHz
• Kích thước dài x rộng: 45 x 30mm
• Trọng lượng module: 17gr.

Mời các bạn xem thêm cách điều chỉnh motor điện bằng điều tốc cơ

Ảnh 1: Motor điều tốc cơ 2 cấp - hộp số vô cấp, tốc độ lắp motor 4P 40-200 vòng, lắp motor 6P: 27 -130 vòng

Ảnh 2: Motor điều tốc cơ, trục vuông góc âm, tốc độ phổ biến: 40-200 vòng, 20-100 vòng, 10-50 vòng

Ảnh 3: Motor điều tốc trục vuông góc dương, tốc độ phổ biến: 40-200 vòng, 20-100 vòng, 10-50 vòng

Ảnh 4: Motor điều tốc trục thẳng, tốc độ phổ biến: 40-200 vòng, 70-330 vòng,20-100 vòng, 10-50 vòng

Video điều tốc trục ra vuông góc trục vào

6. Ứng dụng của mạch điều khiển động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than (BLDC) là loại động cơ được sử dụng ngày càng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp, dân dụng. Một trong những yếu tố quan trọng giúp động cơ BLDC hoạt động hiệu quả là mạch điều khiển động cơ.

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của mạch điều khiển động cơ không chổi than:

• Robot: Mạch điều khiển động cơ không chổi than được sử dụng trong các robot để điều khiển chuyển động của các khớp và cánh tay robot.
   
• Máy in 3D: Mạch điều khiển động cơ không chổi than được sử dụng trong các máy in 3D để điều khiển chuyển động của đầu phun và bàn in.
   
• Máy móc công nghiệp: Mạch điều khiển động cơ không chổi than được sử dụng trong các máy móc công nghiệp như máy cắt, máy tiện, máy phay,... để điều khiển chuyển động của các trục và cánh tay máy.
   
• Trò chơi điện tử: Mạch điều khiển động cơ không chổi than được sử dụng trong các trò chơi điện tử để điều khiển chuyển động của các nhân vật và vật thể trong game.
   
• Hệ thống điều khiển tự động: Mạch điều khiển động cơ không chổi than được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động như hệ thống điều khiển thang máy, hệ thống điều khiển robot,... để điều khiển chuyển động của các thiết bị trong hệ thống.
   

7. Các yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn mạch điều khiển động cơ không chổi than

Khi lựa chọn mạch điều khiển động cơ không chổi than, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Điện áp hoạt động của mạch phải phù hợp với điện áp của động cơ.
• Công suất của mạch phải đủ lớn để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
• Phương pháp điều khiển của mạch phải phù hợp với ứng dụng.

Ngoài ra, cần lưu ý đến các yếu tố khác như giá thành, kích thước, trọng lượng, tính năng bảo vệ,... để lựa chọn được mạch điều khiển động cơ không chổi than phù hợp nhất.

Kết luận

Thế giới của mạch điều khiển động cơ không chổi than (brushless DC motor driver) thật là rộng lớn và thú vị, phải không nào? Từ những mạch đơn giản điều khiển tốc độ đến các loại phức tạp hơn với khả năng lập trình và tích hợp nhiều tính năng, chúng giúp bạn biến ý tưởng thành hiện thực, chế tạo nên những sản phẩm tuyệt vời. Hi vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích để bắt đầu khám phá thế giới của mạch điều khiển động cơ không chổi than. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngại đặt câu hỏi nhé! Chúng tôi luôn sẵn sàng giúp bạn tìm hiểu thêm về chủ đề thú vị này. Chúc bạn thành công!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Động Cơ Không Chổi Than Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Làm Việc, Ứng Dụng Motor Không Thổi Than
• Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
• Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
• Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
• Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsubishi Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc