Chương 9: ĐỘNG CƠ VÀ HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ I. SƠ LƯC VỀ ĐỘNG CƠ Ở MÁY CASSETTE: Ở máy cassette, động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi để làm nguồn quay. Thông qua cơ cấu chuyển băng, chuyển động quay của rotor làm băng từ di chuyển qua đầu từ trong quá trình ghi, phát. Động cơ một chiều được sử dụng trong máy, vì nó có các ưu điểm sau: kích thước và khối lượng nhỏ gọn, làm việc với nguồn áp một chiều nhỏ dể phối hợp với mạch ngoài để ổn đònh tốc độ quay. Dù vậy động cơ điện một chiều có nhược điểm nổi bật là quá trình làm việc động cơ phát ra tiếng ồn đáng kể, tuy nhiên với mạch lọc hữu hiệu, sẽ khắc phục có hiệu quả nhược điểm này. Về cấu tạo, động cơ điện một chiều có phần cảm (stator) là một nam châm vónh cửu, phần ứng (rotor) có các khung dây quấn trên các rãnh của lõi sắt từ. Các khung dây quấn được cung cấp dòng điện 1 chiều thông qua cổ góp điện. II. ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ: Chỉ tiêu quan trọng ở máy cassette là vận tốc di chuyển của băng từ phải thực sự ổn đònh nhờ cơ cấu chuyển đổi băng từ, tốc độ quay của động cơ đóng vai trò khá quan trọng, ảnh hưởng đến vận tốc di chuyển của băng. Do đó phải ổn tốc cho động cơ. Ở máy cassette cũ việc ổn đònh cho tốc độ của động cơ được thực hiện nhờ vit li tâm, nghóa là dùng lực li tâm do rotor quay để điều chỉnh lại tốc độ quay của nó. Khi rotor quay nhanh mặt vit li tâm bung ra, sức cảm ứng điện bò giảm nên rotor động cơ quay chậm lại. Ngược lại khi rotor quay chậm, mặt vit li tâm bung ra ít sức cảm ứng điện tăng lên, rotor động cơ quay nhanh hơn. Để kiểm tra vit li tâm có ổn đònh tốt hay không, ta có thể tăng rồi giảm 20% điện áp cung cấp, so với điện áp làm việc chuẩn của động cơ, nếu phát băng từ âm thanh vẫn nghe được bình thường thì vit li tâm làm việc có hiệu quả, động cơ còn tốt. Ngược lại, ta phải điều chỉnh lại động cơ ở vit li tâm. Động cơ dùng nguồn DC sẽ phát xung tạp âm do cổ góp điện. Song với các máy phát dân dụng có yêu cầu mức tín hiệu tạp âm không cao (50 60 dB) và với các mạch lọc hữu hiệu bằng transistor, IC nên không gây mối quan tâm lắm. Động cơ có mạch ổn tốc bằng transistor và IC được đặt chung trong vỏ chống nhiễu. Động cơ DC và bộ ổn tốc a) Có vit ly tâm ổn tốc ngoài. b) Động cơ có hoặc không có bộ ổn tốc ngòai. c) Có mạch ổn tốc DC bên trong. 1. Mạch ổn tốc băng Transistor: Sơ đồ khối hình 24, nguyên lý làm việc như sau: Hình 24: Sơ đồ ổn tốc động cơ DC Transistor Q 2 coi như điện trở động (R đ ). Khi dẫn yếu R đ lớn, khi dẫn mạch R đ giảm (R đ là điện trở tiếp giáp C_E của transistor). Q 1 điều khiển Q 2 làm R đ của nó thay đổi. Mạch cầu có 4 cạnh ACDE bao gồm các linh kiện thụ động và tích cực. Nó sẽ c mất cân bằng khi dòng động cơ I m thay đổi, sẽ làm thay đổi điện áp điểm C thay đổi kích Q 1 dẫn mạnh hay yếu để điều khiển Q 2 . Thật vậy, khi động cơ kéo nặng, dòng I m tăng điện áp sụt trên R 1 tăng (V R1 = I m . R 1 ) làm cho điện áp diểm B giảm (V B =V A -V R1 ). Nhờ diode ổn đònh D z ghim điện áp (vò trí ở 1,2v) sẽ làm điện áp điểm C giảm theo [V C = V A – (V R1 +V Z ), trong đó V Z = const, V R1 tăng nên V C giảm] coi tăng phân cực base của Q 1 theo chiều dương làm Q 1 dẫn mạnh, kích Q 2 dẫn mạnh, nội trở R đ giảm làm tăng điện áp điểm A (V A = V CC -V Rđ ), giữ vững tốc độ quay. Trường hợp tải nhẹ, dòng I m giảm và mạch điện làm việc ngược với những điều đã được phân tích ở trên. Mạch điện thực của máy Philip như hình 25. Các linh kiện trong mạch gồm như sau: - Mạch gồm R 1 //R 2 (4,7) để thông dòng động cơ I m , diode D 1 D 2 có tác dụng ghim điện áp. Khi phân cực thuận điện áp A_K luôn duy trì ở mức 0,6V. R 3 (270) ở emiter lên Q 1 . Điện trở R 4 (1,5k), R v (500), R 5 (3,9k) là hai nhánh cầu để phân cực base Q 1 . Chiết áp R v để điều chỉnh tốc độ ban đầu của động cơ lúc không tải. Điện trở R f có tác dụng thông dòng mồi cho Q 1 phân nhánh dòng khởi động động cơ cho Q 2 lúc mở nguồn V CUNG CẤP . Tụ C 3 (3,3F), R 6 (1,8k) có tác dụng lọc xung khởi động là lọc nhiễu, R 8 (1,8k) để phân cực cho Q 2 . Tụ C 1 C 2 (1000pF) để lọc nhiễu do cổ góp của động cơ gây ra. Nguyên lý làm việc như đã phân tích ở phần trên. Hình 25: Mạch ổn đònh động cơ trong máy ghi âm hiệu Philip Mạch ổn đònh động cơ trong máy ghi âm Sango như hình 26. Cách đấu các linh kiện trong mạch về nguyên tắc giống như hình 25. Chỉ khác ở chỗ dùng 2 điện mồi 220  tụ lọc C 1 C 2 thay bằng cuộn cảm L 1 L 2 . Có thêm TH để ổn đònh nhiệt cho base của Q 1 . Hình 26: Mạch ổn đònh động cơ trong máy Sanyo 2. Mạch ổn tốc dùng IC: Các mạch ổn tốc dùng IC có kích thước nhỏ nên được lắp luôn trong vỏ cùng với động cơ. Đã có nhiều lọai vi mạch chuyên dùng từ 4  8 chân ra, được dùng với mức điện áp nguồn 4,5  12 V để cấp nguồn 3v cho động cơ. Hệ số ổn đònh K = 50. Ví dụ hãng SANYO đã chế tạo ra các IC cho động cơ như: LA5511, LA5512 (4 chân): V CC = 3  4,5v; V Z = 1,16v; K=50 LA5521D _M (8 chân): V CC = 3  4,5v; V Z = 0,2v; K=50 LA5536, LA5537 (5 chân): V CC = 6, 9, 12, 15v; V Z = 1,2v. Mạch nguyên lý hình 27: Hình 27: Mạch ổn tốc động cơ dùng IC LA511 a) Sơ đồ kết cấu. b) Sơ đồ nguyên lý (V Z điện áp chuẩn, comp, so sánh). Điện trở R 1 R 2 làm phân áp cho mạch điều khiển. R T hạn dòng khi khởi động, tụ C = 2200pF lọc xung nhiễu từ cực góp của động cơ cho mạch so sánh (comp). Động cơ M: đầu dương (+) đấu với +V CC , đầu âm (-) nối với chân 3 là ngõ ra của IC. Transistor Q 2 của IC có cực C nối chân 3, cực E nối với chân 2 đưa xuống mass, làm chức năng điều chỉnh điện áp trên hia cực của động cơ, duy trì mức điện áp lúc này cũng ổn đònh. Mức điện áp phụ thuộc vào động cơ cho trước. Ở chế độ tónh, lúc động cơ có tải (kéo băng), dòng chạy qua động cơ sẽ thay đổi tùy theo tải năng hay nhẹ, và lúc này mạch hiệu chỉnh mới làm việc duy trì điện áp ổn đònh trên hai cực của động cơ. Ví dụ: khi động cơ bò năng tải, dòng I m chạy qua động cơ tăng, dòng collector Q 2 tăng, làm áp V 0 ở chân 3 giảm, áp ở điểm phân cực R 1 R 2 tăng làm tăng e2 ở đầu đảo của mạch so sánh. Lúc này ngõ ra comp giảm làm cho Q 1 , Q 2 dẫn yếu, nội trở Q 2 tăng làm tăng V 0 bù lại mức giảm áp ban đầu ổn đònh áp trên hai cực của động cơ. Còn trường hợp khi tải nhẹ, dòng I m nhỏ Q 2 dẫn yếu, V 0 tăng, V A = e2 giảm, làm Q 1 Q 2 dẫn mạch khiến V 0 giảm một lượng bù trừ mức tăng ban đầu để ổn áp cho động cơ. Vi mạch ổn tốc hai động cơ của máy Sharp GE575 có hai hộc băng như hình 28. Hình 28: Mạch ổn đònh tốc độ trong máy GE – 575 Vi mạch được đặt chung trong hộp bọc động cơ. Các trò số điện áp trên cực transistor nằm trong ngoặc () chỉ chế độ làm việc ở trạng thái động của mạch. Dòng động cơ chạy qua colletor – emitter xuống mass. Cực P 1 và P 2 để nhận tín hiệu điều khiển làm transistor npn dẫn mạnh hay yếu theo dòng tải của động cơ duy trì tốc độ động cơ luôn ổn đònh. Lọai động cơ có cuộn dây phụ để thay tốc độ có 4 đầu dây hay 3 đầu dây (2 đầu nối chung) cũng dùng transistor điều khiển như trong máy Sharp GF9696, GF560, GF800. 3. Mạch ổn tốc kiểu cảm ứng theo nguyên lý Servo (trợ động): Trong một số máy ghi âm còn dùng mạch ổn tốc gây trợ động. Ở servomotor, khi động cơ quay làm cho nam châm vónh cửu sẽ cảm ứng qua cuộn dây 1 sức điện động để đưa qua mạch điều khiển tác động trở lại động cơ. [...]... tải thay đổi (lực ghì trục động cơ) Sau đây giới thi u 2 mạch ổn tốc trong máy UHER-4000 của Đức và trong máy AKAI của Nhật ở hình 29 và 30 Nguyên lý làm việc của hai dạng mạch này như sau: mạch điện gồm 3 phần - Cuộn dây phần ứng của rotor 1, 2, 3 - Ba bộ dao động cùng một tần số, theo kiểu xoay pha 1200 hay 1/3 chu kỳ gồm T10, T11, T12, T13, T14, T15 và các linh kiện thụ độngtrong mạch RC Trong đó:... T10, T12, T14 là tầng đệm, R_C (10k_1F) là mạch xoay pha D1, D2, D3: AA118; Dz; 97 34 (2F 39) T10, T12, T14: AC 151-VII T11, T13, T15: AC 153-VII T16, T17: BFY 39 III (BC 108) Hình 29: Mạch ổn tốc động cơ DC ba pha trong máy UHER-4000 - Bộ cung cấp nguồn DCv cho động cơ có điều khiển tự động, gồm T16, T17 – D1,D2, D3, DZ, C37 và các linh kiện bổ trợ a Ổn đònh tốc độ động cơ khi điện áp nguồn thay đổi: Giả... máy AKAI có tần số dao động khác với máy UHER là do mạch xoay pha 1200 của R (10k) và C (1F) mắc ở base Q3, Q5, Q7 Cũng như mạch ổn tốc của UHER nó được bao bởi dòng hồi tiếp dương từ ngõ ra trở về ngõ vào sau khi được xoay pha 3600 Dòng điện làm việc ban đầu cũng được hiệu chỉnh bằng biến trở 5k đặt ở mạch base Q1 Hình 30: Mạch ổn tốc động cơ 3 pha trong máy AKAI của Nhật ...Khi động cơ quay nhanh sức điện động cảm ứng càng lớn, quay chậm sức điện động cảm ứng càng nhỏ Nguyên lý điều khiển của mạch đã phân tích ở phần trên Lọai mạch này có độ ổn đònh và có đáp ứng nhanh vì không bò lực quán tính của bánh đà chi phối 4 Mạch ổn tốc cho động cơ DC lọai đặc biệt: Trong một số máy ghi âm xách tay chuyên dùng, người ta dùng lọai động cơ 1 chiều có cấu tạo . (lực ghì trục động cơ). Sau đây giới thi u 2 mạch ổn tốc trong máy UHER-4000 của Đức và trong máy AKAI của Nhật ở hình 29 và 30. Nguyên lý làm việc của hai. LA5537 (5 chân): V CC = 6, 9, 12, 15v; V Z = 1,2v. Mạch nguyên lý hình 27: Hình 27: Mạch ổn tốc động cơ dùng IC LA511 a) Sơ đồ kết cấu. b) Sơ đồ nguyên