Cơ điện tử - Tự thiết kế, lắp ráp 23 mạch điện thông minh

Tài liệu “Cơ điện tử - Tự thiết kế, lắp ráp 23 mạch điện thông minh” nêu rõ trang thiết bị cần dùng, các phần mềm, hướng dẫn thực hiện theo từng bươc cụ thể. Bạn đọc không cần có kiên thức chuyên sâu về cơ điện tử, công nghệ thông tinh hoặc lập trình, chỉ cẩn sự đam mê, kien nhẫn, tính sáng tạo và một chút khéo tay là có thể tự sáng tạo ra cho minh 1 mạch điện theo yêu cầu hoạt động của bản thân...

TRAN THE SAN - CHAU NGOC THACH

Tự Thiết Kế - Lắp Ráp Mach Bién Thong Minh

DANH MỤC VẬT TƯ - LINH KIỆN HUGNG DAN TUNG BUGC - MINH HOA XÂY DỰNG THÀNH MẠCH ĐIỆN ĐẶC BIET

23 Tự Thiết Kế - Lắp Ráp Mach điện Tông Minh

TRAN THE SAN - CHAU NGOC THẠCH

CƠ ĐIỆN TỬ

lộ Tự Thiết Kế - Lắp Ráp

Mach liện Thong Minh

CHUYEN VE DIEU KHIEN TU ĐỘNG

NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT

CO BIỆN TỬ THIET KE LAP RAP 23 MACH BIEN THONG MINH

TRAN THE SAN - CHAU NGOC THACH

————_— —_

Chịu trách nhiệm xuốt bỏn : P@§, TS TÔ DANG HAI

Biên tập : TRƯƠNG QUANG HÙNG

Vẽ bìa : KHÁNH THÀNH

Ky thudt vi tinh : KHÁNH THÀNH

Liên kết xuất bản C.TY VAN HOA TRI DAN - HS NGUYEN TRAI

96/7 Duy Tan - P.15-@ Phu Nhudn - Tp HCM

BT: 8383669 - 9901846 - Fax: 9971765

NHA XUAT BAN KHOA HQC VA KY THUAT

70 TRAN HUNG BAO - HA NOI

In 1000 cuốn khổ (ló X 24 Cm) tai xưởng ín trung tâm hội chợ triển

kăm Việt Nam.Theo số đồng kí 832-2007/CXB/12 1-37/KHKTQĐXB Số 832-12.1 NXBKHKT cấp ngày 01-1 \-2007.In xong nộp lưu chiểu qui 1 năm 2008

ở điện Hỉ ngà nau bao quát nhiều lãnh oực, được ứng dụng rộng rãi trong

( nghiên cứu khoa học, công nghệ, va doi sống hàng ngà Cảm hứng nghiên cứn tà ứng dụng cơ điện tử bắt nguồn tì nhủ cầu cuộc sống

Nội chứng có ba bậc công nghệ được dùng để Hết kế uà xâu đựng thiết bị cơ điện tứ

© Công nghệ dơn giản nhất là tích hợp các bộ phận gà lĩnh kiện rời thành hệ thống thông mình

« Công nghệ bậc trung là sứ dụng các linh kiện bán dẫn, mạc! tích hop UC),

SCR ning khong dùng bộ pỉ xứ lú, oi mạch tích hợp cỡ lớn, oà bộ xử lú kỹ thuật sí

Đâu là loại công nghệ mà mọi người đầu có thể tiếp cận, không đồi hỗi sử

dụng các công cụ đặc biệt, chí cần sự khéo tau, tính kiên nhẫn, va tinh sing

Bạn có thể biến các ý tưởng đó thành hiện thực Cuốn sách nầu nhẦm cung cấp

cho bạn các công cụ cân thiết, ý tưởng thiết kế, sà kỹ Huấật thông dụng, chỉ cần bạn ham thích cơ điện tử uà có tính sáng tạo

Cuốn sách còn cung cấp phường pháp tiếp cận khoa học cho những bạn muốn tìm

hiểu sâu hơn các uấn đề cơ điện Hữ 0à tự động hón

Các mạch điện được nêu ở đây đều là mạch hoàn chỉnh, cùng cấp đâu đủ thông tin cần tiết để xâ dựng mạch cơ bản, Hi đó bạn có thể cải tiến, nâng cao hoặc

chỉnh sửa tù theo trí ng tượng phong phú của mình

Mọi người đều có thiể tìm được nhiều điều thú uị nà bổ ích trong cuốn sách nàu,

Giới thiệu

Cơ điện tử

Trước khi bắt đầu với các mạch

điện và thiết bị cơ học, bạn cần

biết đôi điều về một ngành khoa

học mới: cơ điện tử Ngành này chỉ

mới xuất hiện vào cuối thế kỷ 20,

nhưng đã có những bước phát triển

mạnh mè, kết hợp nhiều ngành

khoa học - công nghệ khác nhau,

tích hợp giữa cơ khí, điện tử, và

điều khiển học Hầu như mọi

trang thiết bị hiện đại kể cả máy

tính điện tử, tàu vũ trụ, đều là

sản phẩm của cơ điện tử, Thế kỷ

21 sẽ chứng kiến sự bùng nổ cúa

công nghệ thông tin, công nghệ

Nano, đó là kết quá từ sự phát

triển của cơ điện tứ

Cơ điện tử không chỉ là ngành

khoa học hiện đại, mà còn là lĩnh

vực rất thú vị để mọi người có thể

tìm hiểu, tự sáng chế, tự lấp ráp

các mạch điện điểu khiển mang

tính giải trí nhưng có khả năng

phục vụ cho các mục đích đơn giản

hàng ngày

Nguyên lí và

cũng cụ của cơ điện tử

Nếu bạn muốn thực hiện các mạch

điện được nêu trong cuốn sách

này, bạn cần nắm vững một số

nguyên lí và các công cụ thông

dụng Các linh kiện điện dễ tìm và

có giá rẻ kể cả các bộ phận của

những đô chơi hoặc thiết bị điện

tử gia dụng cũ đều có ích cho bạn,

chỉ cần một chút khéo tay và tính

sáng tạo Các mạch điện dựa trên nguyên lí cơ điện tử được trình bày

ở đây sẽ theo từng cấp độ từ dễ đến khó dân

Một trong các lợi ích của các mạch điện trong cuốn sách này là

sự phát triển tư đuy sáng tạo, chỉ

cân ứng dụng kiến thức cơ bản

trong trường phổ thông Do đó các

em hoc sinh từ trung học cơ sở đến các trường dạy nghề đều hoàn toàn có thể ứng dụng kiến thức đã học để lắp ráp các mạch điện được trình bày ở đây, cải tiến và tạo ra các mạch điện mới Công nghệ bắt đầu từ bóng đèn chiếu sáng đơn

giản đến các thiết bị cơ điện tử gia dụng như TV, điện thoại, máy tính

để bàn, cho tới các thiết bị công

nghệ cao như robot, radar, nhưng đều sử dụng các linh kiện đơn giản nối kết với nhau theo sơ đồ được gọi là mạch điện

Cơ điện tử hoàn toàn không

phải là lĩnh vực cao siêu, đơn giản chỉ là các hệ thống cơ học được

điều khiển bằng điện tử Với

phương pháp khoa học bạn hoàn

toàn có thể nắm vững lĩnh vực này Để thực hiện nghiên cứu thực nghiệm cần áp dụng các bước sau:

s Chuẩn bị vật liệu và trang

thiết bị

s Thực hiện thí nghiệm và ghi

đữ liệu

s Phân tích kết quả

® Đề xuất các hướng cải tiến

Trong cơ điện tử, giữa lí thuyết và

thực nghiệm có quan hệ rất chặt chẽ,

tuy nhiên bạn có thể thực

điện mà không cần hiểu sâu về lí

thuyết, Các mạch điện trong cuốn sách

này có tính thực tiễn rất cao, hoàn toàn

một vài linh kiện, chúng có thể

thay thế cho nhau hoặc thực hiện

kiện tương đối lớn và lắp ráp trên

các bản mạch

Các linh kiện được đưa vào mạch điện bằng cách nối kết các

đầu dây hoặc hàn với nhau

Phương pháp này là rất đơn

giản không đòi hỏi các dụng cụ

đặc biệt, Ở mức độ cao hơn bạn có thể sử dụng mạch in

Bạn cũng có thể sử dụng ốc vít

để nối kết các đầu dây Sử dụng

phuong phap nay tuy khong phai

hàn nhưng cần cẩn than để nối

kết chắc chắn Các chân linh kiện

được đưa vào lỗ trên bản mạch

không hàn, mạch điện sẽ hoàn tất

với các dây dẫn phía dưới

bằng vật liệu cách nhiệt với

vệt Cu (đồng) trên một hoặc hai

mạch để dẫn điện

Các vệt đồng dẫn điện được

xác định theo chức năng của mạch

điện Các linh kiện nhỏ được hàn trên bản mạch với chân linh kiện tiếp xúc với vệt đồng

Chì hàn là hợp kim 6 phần

thiếc và 4 phần chì, trong lõi có

nhựa thông Mỏ hàn có công suất

— 40W, công suất lớn dùng để tẩ

sạch các mối hàn cũ, công suất nhỏ dùng để hàn

Bản L——mach

Cán Cần kim loại

Mỏ hàn chì

Đâu nổi

Hàn tỉnh kiện lên đế kim loại

Hàn chì là phương pháp tương

đối đơn giản nhưng rất thông

dụng Khi thực hiện chỉ cần kiên

nhân và khéo tay Các bước hàn

linh kiện điện tử (tháo bỏ hoặc lắp

linh kiện điện tử lên mạch in):

1 Cấm đầu dây mỏ hàn vào 6

4 Đưa đầu mỏ hàn ra xa, không

chạm vào mối nối cho đến khi

đây, bộ vặn vít kiểu vít dep va

kiểu chữ thập Trong quá trình

làm việc bạn có thể mua dan các

cứu mạch điện bạn sẽ biết nguyên

lí vận hành của mạch điện này Với kiến thức sơ bộ nêu trên,

bạn hoàn toàn có thể bắt tay thực

hiện các mạch điện được lần lược trình bày theo thứ tự từ đễ đến

tạo xe đua làm đồ chơi Xe có cấu

tạo đơn giản, được làm bằng vật

liệu dễ tìm như bìa các-tông, các

Có thể tổ chức cuộc đua xe, mỗi

đội có 6 đến 8 xe Đường đua thẳng

và có cự ly từ 10 đến 20 m Qua

mạch điện này, học sinh sẽ học

được nhiều điều về lĩnh vực vật lý,

điện đơn giản

e Tìm hiểu tế bào quang điện và

(Hình 1-1) hoặc dạng bánh răng

(Hình 1-2) để truyền công suất từ một động cơ điện đến các bánh xe Chọn dạng nào để thực hiện là tùy

vào vật tư có sẵn,

Ở dạng cánh quạt, quạt có thể

duge lam tif dia compact (CD), cắt

và nung nóng rồi uốn cong Đây là

Hình 1-2 Xe có các bánh răng

ll

cách chế tao đơn giản nhất, nhưng

CD rất dễ vỡ nên có nhiều cánh

quạt bị gãy trong khi đua hoặc

ngay cả khi bạn cắt và uốn để định

dạng Nếu chọn dạng này bạn nên

sao thích hợp để xe chạy nhanh và

chiến thắng trong cuộc đua Các

yếu tố bạn cần xem xét khi chọn

quạt là: điện tích, đường kính, khối

lượng, tốc độ động cơ

Thông thường, xe đua dùng

bánh răng chạy nhanh hơn, có

hiệu quả cao hơn Tuy nhiên, việc

tìm được các bánh răng ăn khớp

với nhau là tương đối khó Tốt

nhất là bạn hãy chọn các bánh

rang tit dé choi hay thiết bị điện

không còn sử dụng trong gia đình

Mạch điện được chia thành hai

phần:

* Mach điện tử

s Các bộ phận cơ (phần xe),

Nếu chưa có kinh nghiệm trong

việc chế tạo đô chơi, bạn phải mất

ít nhất 4 giờ để thực hiện mỗi

phần nêu trên Để công việc được

nhanh chóng bạn nên chuẩn bị

đây đủ các vật liệu và dụng cụ cần

thiết trước khi bắt đầu thực hiện

Mạch điện tử

Mạch điện tử của hai dạng xe đều

giống nhau, vì vậy, phẩn này

không nói riêng cho từng đạng mà

nói chung cho cả hai dạng xe

12

Bộ phận cảm biến là một

quang điện trở (LDR) điều khiến

dong cực gốc (Íp) của tranzito Một

tranzito Darlington, hoặc tranzito

có hệ số khuếch đại lớn, được đùng như một công tắc tự động để điều khiến dòng chạy qua động cơ điện Khi LDR tiếp nhận ánh sáng, điện trở của nó giảm xuống sẽ làm

tranzito chuyển từ trạng thái ngắt

sang trạng thái dẫn và đòng điện

sẽ chạy qua động cơ DC MỊ, tranzito đóng vai trò công tắc tự động, sự chuyển mạch đóng/ngất phụ thuộc vào ánh sáng

Cần lưu ý rằng tranzito sẽ dẫn

ở trạng thái bão hòa tương ứng với

mức cường độ sáng mà LDR tiếp nhận, điểu này được minh họa bằng đường khử trong Hình 1-3

Một điều quan trọng cần làm

rõ là cường độ ánh sáng rọi vào

LDR không ảnh hưởng lớn đến tốc

độ của xe bằng yếu tố cơ học khác

Trong trường hợp này, ánh sáng

rọi vào LDR có tác dụng đóng/ngắt

mạch Nó có chức năng điều khiển

từ xa chứ không phải là nguồn động lực (công suất)

Dé LDR chi nhận sự điều khiển

che thích hợp để tránh tác động

của ánh sáng môi trường làm xe

chạy trước khi điều khiến Cũng có

ý tưởng sử dụng ánh sáng môi

trường đế điều khiến xe, khi đó,

lúc bắt đầu cuộc đua, người điều

khiển mở nắp che LDR, ánh sáng

môi trường sẽ tác động vào LDR,

và xe chạy,

Nguồn điện cung cấp cho xe

hoạt động là 4 pin AA, Không nên

dùng các loại pin lớn (loại C hoặc

D), vì như thế sẽ tăng khối lượng

và làm giảm tốc độ xe Ngoài ra,

đồng điện lớn có thể làm tranzito

quá nóng, thậm chí bị cháy Cần

lưu ý là phải luôn luôn dùng tấm

tần nhiệt cho tranzito

bác hộ phận cư khí

Hai dạng xe có chassis (khung xe)

giống nhau, chỉ có điểm khác biệt

nhỏ là hệ thống phản lực Bìa

cứng, nhựa và gỗ nhẹ đều có thể

dùng làm khung xe, nơi đặt mạch

điện tử, động cơ điện và quạt phản

Trong dạng xe kiểu quạt phản

lực, động cơ điện được đặt trên 1

hộp cứng, rỗng

Mạch điện

Hình 1-4 1a so dé mạch điện của

xe đua điều khiến từ xa cho cả hai

dang xe Sơ đô lắp ráp như Hình

« Vị trí của tranzito

¢ Cue tính của nguồn điện cung

cấp và của động cơ Nếu động

cơ làm xe chạy lùi, bạn cần đáo

đây nối vào động cơ

« Đừng để các điện cực, các đầu

nối quá gần nhau nhằm tránh

sự cố ngắn mach

Q1 là tranzito Darlington có đòng lớn hơn hoặc bằng 2A Nếu

tranzito có triệu chứng quá nhiệt, bạn nên lắp Q1 trên tấm tản nhiệt bằng nhôm như trên Hình 1-6

Ghi nhớ, thêm tấm tản nhiệt,

trọng lượng xe sẽ tăng lên, và tốc

độ xe sẽ giảm

Có thể dùng các loại LDR

thông thường, LDR dạng tròn là

13

Tam

tản nhiệt

lý tưởng nhất, do có thể lắp vào

trong ống các-tông, thuận tiện cho

việc điều khiển xe

Danh mục linh kiện

Q1 TIP'122 hay tương đương,

thường như các-tông, bìa hồ sơ

bằng nhựa, gỗ nhẹ hoặc kim loại

(nhôm, chì, ) làm khung xe Hình

1-7 là một kiểu khung xe đua loại

dùng quạt phán lực

Hình 1-11 cho thấy kích thước

thân xe tiêu biểu Bạn có thể thay

đổi kích thước này theo ý muốn,

tùy thuộc kích cỡ bánh xe Điều

quan trọng là phù hợp với kích

thước giới hạn của nhà tổ chức

cuộc đua xe

và đủ dày để giữ các bánh xe cho

chắc chắn Động cơ quạt được lắp trên một hộp rỗng (có thể dùng

hộp mực máy in) Dùng keo dán hoặc cách nào đó bạn cho là thích

hợp để định vị chúng

Hình 1-9 trình bày cách làm cánh quạt từ CD Cắt, hơ nóng rồi

uốn cong các cánh quạt Cẩn thận,

nhẹ nhàng để khỏi làm cháy hoặc

gãy cánh quạt

Như đã nói ở phần trước, cánh quạt làm từ CD thường dễ gãy Vì

vậy bạn cần làm vài cái để có thể

thay thế khi tham dự cuộc đua Dùng một bánh xe nhỏ bằng nhựa (lấy từ đồ chơi khác) đán vào

vào trục động cơ Công việc này

phải thực hiện chính xác để quạt

quay không bị rung, không làm xe

chạy lệch khỏi đường đua thẳng

Hộp pin và mạch điện tử được

đặt trên thân xe như Hình 1-10

Cho xe chạy thử, nếu xe chạy

lùi về phía sau, bạn tráo 2 dây điện

nối vào động cơ

L0ại xe tùng hánh rang

Thân xe của loại xe này tương tự

với xe dùng cánh quạt Điểm khác

nhau cơ bản là cách truyền động

từ động cơ điện đến các bánh xe

Hình 1-11 minh họa thân xe và

Lỗ bánh răng

0,5 đến 02,5 em

đường kính bánh răng khoảng 2

đến 4 cm Đường kính bánh răng

phải nhỏ hơn đường kính bánh xe,

nếu không bánh răng sẽ chạm vào

mặt đường

Lắp một bánh răng nhỏ vào

trục của động cơ điện như Hình

1-12 Hai bánh răng này phải ăn

khớp với nhau Bạn có thể thay

đổi các thông số của cặp bánh răng này (tức là chọn cặp bánh răng khác) tùy theo đường kính bánh

xe và khối lượng eủa xe

Bước kế tiếp là lắp động cơ

điện, hạn có thể dùng dây cao su

buộc chặt động cơ như Hình 1-14

Bạn có thể cố định động cơ

điện vào thân xe bằng cách khác,

nhưng dây cao su có ưu điểm là có

bút để làm việc này Sau khi lấp

mạch điện xong, phải kiểm tra

xem xe có chạy đúng chiêu không,

nếu không, bạn tráo hai dây điện

nối vào động cơ

ar

Gie aah tạng

của các pin trong hộp pin

4 Nếu xe chạy lài, bạn hoán vị

hai đây điện nối vào động cơ

Tổ chức cuộc đua

Bạn có thể tổ chức cuộc đua với

những quy định riêng và thống

nhất với nhau Nhưng đây là một

số kinh nghiệm tố chức cuộc đua,

chia sẻ cùng các bạn

« Chia thành từng đội đua, mỗi

đội từ 2 đến 4 thành viên, mỗi

đội có một hoặc hai xe đua

Nếu có hai xe, một xe sẽ đua

chính, một xe dự phòng

Các xe tham dự cuộc đưa phải

có động cơ giống nhau và kích

thước xe giống nhau, có thế là:

dài 15-25 cm, rộng 4-6 em

Đối với cuộc đua trong trường

học, nên đánh giá theo 2 tiêu

chí: quá trình chế tạo xe và kết

quả cuộc đua

Nếu có nhiều hơn 8 xe tham dự,

bạn nên tổ chức đấu loại, vòng

chung kết chỉ nên có 2 hoặc 3

xe

Sau khi đặt xe vào vị trí xuất

phát, người tham gia cuộc đua

không được chạm vào xe Nếu

+ Xe vượt qua mức đến: 1 điểm

+Xe hoàn thành nửa hành

trình: 0,5 điểm

+ Các yếu tố khác (do nhà tế

chức quy định)

se Khi dùng đèn pin điều khiển từ

xa, phải đặt đèn pin cách LDR

ít nhất 30 em,

« Các xe chạy ra khải đường đua

quy định sẽ bị phạt trừ điểm hoặc bị loại

Mử nộng

Ý tướng cơ bán của mạch điện này

là dùng ánh sáng điều khiển động

cơ DC công suất nhỏ Bộ phận cảm

biến ánh sáng là LIR và thiết bi

điều khiển từ xa là đèn pin Tuy nhiên, bạn có thể chế tạo xe đua với mạch điện mới như sau:

« Truyền động trực tiếp Bạn

có thể chế tạo dạng xe đua rất đơn giản Dạng xe đua mới này

không dùng cách điều khiến từ

xa Nguồn điện được nối với

động cơ điện như Hình 1-16

Khi lắp pin vào hộp pin, động

cơ sẽ hoạt động Người tham dự cuộc đua dùng tay giữ xe đứng yên tại vị trí xuất phát và

buông tay cho xe chạy khi có tín hiệu xuất phát,

thay cho tranzito Darlington

17

thông thường, dong lớn hơn hoặc

bang 2A nhu IRF720 hay IRF640

Danh muc linh kién

Q1 IRF640, IRF720 hoặc tương đương

LDR Quang dién trở thông thường

thời gian được xác định bởi C1 và

sự điểu chỉnh trên biến trở R3

Bạn điều chính R3 sao cho thời

gian hoạt động đủ dài để xe vượt qua hết đoạn đường đua

Trong cuộc đua, người tham dự

dùng nam châm nhỏ để kích cho

R4 TkQx VRQ

XI 100 HE x 12-16 Vde

B1 Nguồn 6 Vdc (4 pin AA)

Xe đua thê! đường ray

Dạng xe đua nêu trên là xe đua theo đường thẳng Để xe chạy theo đường thẳng, các bánh xe trước và sau phái thẳng bàng, nếu không

or ei22

Hinh 1-18

Bat xe tude

|

ie k:š

xe sẽ đối hướng và va chạm vào

nhau hoặc lệnh khỏi đường đua

quy định Đối với xe dùng bánh

răng có thể tạo đường ray để dẫn

hướng cho xe Bạn dùng dây cáp

để làm đường ray và bánh xe tự do

phía trước của xe sẽ chạy trên

đường ray này (Hình 1-19)

Cong nghệ hiện tay

Nguyên lý hoạt động của xe đua

dùng quạt phản lực giống như máy

bay trực thăng còn sự truyền động

công suất bằng các bánh răng

tương tự như trên ô Lô, xe gắn máy

và một số thiết bị điện gia dụng Công suất từ động cơ truyền

tới các bánh xe thông qua các

bánh răng Tốc độ xe tùy thuộc vào tỉ số truyền của hộp số Một số thiết bị gia dụng dùng động

cơ điện với các bánh răng bằng kim loại hoặc nhựa đế truyền chuyển động, chắng hạn, máy xay

sinh tố

Để đạt được các tính năng kỹ

thuật tốt hơn hoặc để học hỏi

nhiều hơn từ việc chế tạo xe đua, bạn hãy thử thực hiện các điều sau đây

s Dùng các bánh răng để giám tốc độ của quạt và tăng công

suất

« Dùng ống điều khiển hướng gió

của cánh quạt như một tua bin

« Tăng hoặc giảm đường kính của các bánh răng để tăng công suất hoặc tầng tốc độ

19

Mach dién 2

ROBCOM: ROBOT BAU Si

Gidi thiệu

Robeom trong mach điện nay là

robot có thể chạy trên 3 bánh xe

Hai bánh sau và một bánh trước,

bánh xe trước là bánh xe tự do,

còn hai bánh xe sau sẽ điều khiển

robot chạy theo hướng mong muốn

Hai động cơ DC nhỏ được gắn

trực tiếp vào các bánh xe sau Các

bánh xe này được làm từ địa CD

hoặc vật liệu khác tùy sự lựa chọn

của bạn

Các động cơ được điều khiển từ

xe thông qua dây cáp nối tới robot

Sự điều khiển thông qua dây cáp

làm cho việc chế tạo Robcom dễ

dàng và rẻ tiền và không dùng vật

liệu gì đặc biệt Bạn sẽ sử dụng 2

công tắc để điều khiển Robcom

chạy tới, lui và đổi hướng

“Thân Robcom có thể làm bằng

bìa các-tông, hộp CD, nhựa, gỗ

Điều quan trọng là Robcom phải

có trọng lượng nhẹ, chạy nhanh,

Nguồn một chiều 6V (4 pin AA)

cấp điện cho 2 động cơ DC 6V

thông qua S1 và S2 S1 và S2 là sự

bố trí đặc biệt của 2 công tắc 3 chấu Ở vị trí giữa, các công tắc này hở mạch

S1, S2 xác định chiều quay của

các động cơ Từ các công tắc nối tới

động cơ bằng cáp 4 sợi, 4x26 AWG, dai khoảng 3 m Hãy dùng cáp với các sợi có màu khác nhau để tiện

Danh muc linh kién

Dùng các tấm bìa cứng để làm giá lắp trục bảnh xe Trục bánh xe được lắp vào các ống hút và phần ống hút này được gắn vào tấm bìa

như Hình 2-8

Các động cơ được dán vào hộp

CD, chú ý, trục động cơ phải song song với trục bánh xe và gắn chặt với đĩa CD, bạn hãy dùng băng

cao su để giữ trục động cơ bám vào

Ong hut

Sanh Bìa cứng xe

Dùng các cây kim gắn vào tấm

bìa cứng để làm vũ khí cho Robeom

như Hình 2-10 Cuối cùng bạn lắp

quả bóng cao su vào Robcom Khi

chơi, nếu bóng cao su của Robeom

nào bị nổ thì Robeom đó thua

dây điện nối vào động cơ

Đặt Robcom trên mặt đất,

nhấn nút điều khiển để kiểm tra xem Robcom có thể chạy theo mọi hướng hay không Nếu động cơ vẫn

quay nhưng bánh xe không quay,

hãy kiểm tra sự tiếp xúc giữa trục

động cơ và bánh xe Nếu tất cả đều hoàn chỉnh, Robcom đã sẵn sàng cho cuộc chơi

«Tat ca cde robot phải dùng

động cơ giống nhau

Nguồn điện phải là 6 Vde (4

Sàn đấu có kích thước khoảng

3x3 m hoặc 4x4 m, xung quanh

có khung gồ (Hình 3-12)

Luật chơi

« Người điều khiển robot không

được vào bên trong sàn đấu,

s Người điều khiển robot không

được kéo robot bằng sợi cáp

điều khiển

« Các robot phải xuất phát từ hai

góc đối diện của sàn đấu

« Các robot chỉ xuất phát khi có

hiệu lệnh của trọng tài

e Cuộc đấu kết thúc khi bóng cao

sucủa một robot bị nổ

« N& bong cao su của hai đấu

tht nổ cùng lúc, hai robot này

phải đấu lại để xác định người

« Có thế dùng nhiều dạng khung khác nhau

Bạn có thể tạo một robot đi bộ như Hình 2-13

Pin va cae công lắc

Hop banh tang”

Hinh 2-13

Cac mach dién cai tién

Mạch điện dùng trong Robcom khá

đơn giản, không dùng linh kiện

điện tử Bạn có thể dùng các mạch điện tử sau đây để thay thế nhằm

tạo ra robot thú vị hơn

Dùng cần điều khiển Hình 2-14 là sơ đồ mạch dùng cần

điều khiển (như trong trò chơi

điện tử - video game) dé diéu khién Robcom

Mach dimg 4 relay diéu khién

2 động cơ điện Bốn công tắc của cần điều khiến dùng để đóng/ngắt nguồn điện đến động cơ hoặc đảo

3

`

(>

Đồng cơ phảik _— /

Hình 2-14 chiều dòng điện chạy qua động cơ

Vị trí các công tắc ảnh hưởng tới

hoạt động của động cơ như sau:

Vị trí cần Động cơ Động cơ

điều khiển _ bên trái bên phải

Trên Quay thuận - Quay thuận

Dưới Quay ngược Quay ngược

Phải Quay thuận - Quay ngược

Trái Quay nguge Quay thuận

Trên phải Quay thuận _Ngừng

Trên trái Ngừng Quay thuận

Dưới phải Ngừng Quay ngược

Dưới trái Quay ngược _ Ngừng

Danh mục linh kiện

Di-p8 1N914 hoặc

điệt silicon tương đương

K1— K4 relay đảo chiều 6 Vdc, 50 mA

Đừng mạch điều khiến PWM

Khi dùng mạch điều khiến PWM

bạn có thể thay đổi tốc độ của

Robcom Điều khiển PWM sẽ được

mô tả chỉ tiết trong mạch số 3

24

st [75]

đồ Hình 2-1, Lưu ý rằng chỉ cần L PWM là có thể điều khiển tốc độ

của cả hai động cơ, nhưng nếu muốn, có thể dùng mỗi PWM liều khiển một động cơ

Lap vii Khi cho Robcom

Bạn có thể thay đổi vũ khí của Robcom nhưng phải phù hợp với

Ông hút Uày điền cưng

khí gồm các quả cầu “gai” quay

tròn như Hình 2-17 Trong trường

Để cuộc chơi thêm phần thú vị,

bạn có thể cải tiến để Robcom có

đặc tính là khi quả bóng cao su bị

nổ hoặc xì hơi, Robeom đứng yên

tại chỗ, không thể đi chuyển, Mạch

Hình 2-18

điện được cái tiến băng cách lắp

nối tiếp với mỗi động cơ 1 công tắc

“lưởi gà” và trên qua bóng cao su

gắn một nam châm như Hình 2-18 Nam châm sẽ hút làm cho công

tác “lưỡi gà” đóng lại, cho phép

động cơ hoạt động Nếu quả bóng

cao su bị xì hơi hay nổ, nam châm rời xa công tắc và công tấc “lưỡi gà” hở mạch, ngắt dòng điện khỏi

các động cơ, Robcom ngừng chuyên

Sơ đồ mạch cầu H như trên Hình

2-20 Mạch này dùng 4 tranzito

Darlington Mạch điện Robcom

dùng cầu H có hai ưu điểm,

® Dòng điện đi qua dây cáp sẽ

giảm nhỏ

» Có thể dùng tín hiệu logic để điều khiển Robcơm, nghĩa là có

thể dùng máy tính điểu khiển

Loa Hinh 2-19

Hình 2-20

Hoạt động của mạch như sau:

Khi điện áp ớ ngõ A (FW) cao

{tương ứng mức logic 1), Q1 và Q4

dẫn, dòng điện sẽ chạy qua động

cơ M theo chiểu mũi tên 1, Khi

điện áp ở ngõ B (RW) cao, Q2 và

Q3 dẫn, dòng điện chạy qua động

cơ M theo chiều mũi tên 2

Chú ý, các cặp tranzito Q1, Q4

và Q2, Q3 không thể dẫn đồng

thời, sẽ gây ngắn mạch giữa +12V

RI toKn £

Cao Cao Trang thái cẩm

Bạn có thể thay cầu H có sơ đồ

như Hình 2-20 bằng sơ đồ Hình

9-22 với việc dùng các tranzito

BD1385 (500 mA) hoặc TIP31 (2A)

Robcom ding hop số

Ban có thể cải tiến phần cơ khí

của Robcom bằng cách lắp thêm

sẽ làm thay đổi tốc độ của Robcom

do thay đối tỉ số truyền từ động eơ tới bánh xe

Điều khiển từ xa

Bạn có thể cải tiến để có 1 Robcom được điều khiển từ xa, không cẩn

dùng dây cáp Muốn thế, bạn cần lắp thêm các mô-đun phát và thu tín hiệu như Hình 2-24

Hình 2-24

Khi sử dụng Robcom kiểu này,

các Robeom tham gia cuộc chơi phải chọn tần số tín hiệu điều

khiển khác nhau Nếu sử dụng tín

hiệu giống nhau, hiện tượng nhiễu

sẽ xảy ra, khi đó, các Robcom sẽ không hoạt động đúng theo sự điều khiển của bạn

Ung dung trong

kỹ thuật hiện đại

Ngày nay, robot được sử dụng trong nhiều lĩnh vực Trong quân

sự, robot có thể được dùng như 1

chiến binh để vận chuyển vũ khí, lương thực, cứu hộ, hoặc đi đến những nơi nhiều nguy hiểm đối

với con người

27

Mạch Biên 3

CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN DÙNG

MÔ-ĐUN PWM

Gidi thiệu chung

PWM (pulse width modulation) là

biến điệu độ rộng xung Trong các

thiết bị eơ điện tử, việc dùng PWM

đế điều khiển tốc độ, mô-men của

động cơ DC tỏ ra rất hiệu quả

Mẫu cơ bản của mạch điện này là

dùng PWM để điều khiển động cơ

DC có điện áp 3-12 V, dòng lên đến

ð00 mA, nhưng có thể mở rộng với

các điện áp và dòng điện cao hơn

Mục tiêu

Mục tiêu chính của mạch điện này

là cung cấp cho bạn những hiểu

biết cơ bản về phương pháp điều

khiển động cơ DC công suất nhỏ,

thường dùng trong các thiết bị cơ

Có hai phương pháp điều khiển

động cơ DC công suất nhỏ Phương

28

pháp đơn giản nhất là mắc biến

trở nối tiếp với động cơ (Hình 3-1), Phương pháp này được gọi là điều khiển tuyến tính,

Khi điều chỉnh biến trở, điện

áp đặt vào động cơ sẽ thay đổi, vì thế, tốc độ và mômen của động cơ

Nhược điểm chính của phương pháp này là biến trở tiêu thụ điện năng và phát ra dưới dạng nhiệt Ngoài ra, động cơ làm việc không

ổn định ở tốc độ thấp, và khi mômen cản trên trục động cơ

không đổi, động cơ khó khởi động

Trong thực tế, để loại bỏ các

nhược điểm trên, biến trớ không được mắc nối tiếp với động cơ (để thay đối dòng đi vào động cơ), biến

trở được dùng để điều chỉnh dòng

đi vào cực gốc của tranzito, theo sơ

đồ Hình 3-2, Phương pháp thứ hai để điều khiển tốc độ động cơ là sử dụng

Chiêu dong den Gu dong din,

tivi, máy quay phim

Ý tưởng cơ bản của PWM bắt

đầu từ việc sử dụng điện áp dạng

xung vuông (Hình 3-3)

Độ lớn của công suất nguồn đặt

vào động cơ phụ thuộc vào độ rộng

của mỗi xung điện áp điều khiển

Nếu độ rộng của mỗi xung bằng

khoảng cách giữa các xung, độ lấp

day xung là 50% và giá trị trung

bình của nguồn là 50%

Nếu tăng độ rộng xung, giá trị

trung bình cúa nguồn sẽ tăng theo

tỉ lệ tương ứng

Bạn dễ dàng thấy rằng, sự điều

khiến độ rộng xung sẽ điều khiển

được công suất trung bình đặt vào

động cơ hoặc vào phụ tải khác Sự

điểu khiển độ rộng xung được gọi

là biến điệu độ rộng xung (PWM),

-fe=-1-7==3-r=z=a F=== "

sual trung

Xung điểu khiển được đưa vào

cực gốc (B) của tranzito, tranzito

sẽ dẫn và ngắt cùng tần số với xung nhập, tạo ra dãy xung vuông đưa vào động cơ Chú ý, khi tranzito

dẫn, điện trở giữa cực phát (E) và cực góp (Ở) của tranzito gần như

bằng 0 Khi tranzito ngắt, dòng

qua E-C sé bang 0 Nhu vay, trong

cả hai trường hợp, công suất tiêu

tán trên tranzito đều bằng 0

Trong thực tế, tranzito không chuyển từ trạng thái dẫn sang

ngắt (hoặc ngược lại) một cách tức

thời Cần có thời gian nhất định cho sự chuyển trạng thái đó, và

quá trình này sẽ làm tiêu hao một

lượng điện năng đưới dạng nhiệt,

nhưng thường rất nhỏ

Một ưu điểm khác của mạch

điều khiển động cơ DC bằng PWM

là có thể duy trì mômen của động

cơ trên toàn dãy tốc độ

Mạch điện c0 han

Điều khiển động cơ DC công suất nhó bằng PWM có thế thực hiện theo nhiều cách Mạch điện cơ bản

ở đây sử dựng IC 555 điều khiển sự

29

đóng/ngắt tranzito PNP công suất

trung bình Trên Hình 3-5 là sơ để

khối của mạch điện cơ bản

Trong mạch điện dùng IC dinh

thì 555 để tạo ra xung vuông, với

tấn số được thay đổi bằng cách

thay đôi độ rộng xung (Hình 3-6)

Với mạch này, bạn có thể điều

khiến tốc độ và mômen của động

cơ trong khoảng 0 - 90% giá trị cực

đại

Tân số do tụ C1 xác định Tụ C1 phải được chọn phù hợp với

đặc tính của động cơ Tụ Cl có giá trị quá nhỏ có thể tạo ra tần số quá

cao, động cơ không đáp ứng với tín

hiệu như vậy và có thể không khởi động được

Trai lai, gia tri cla tu Cl quá nho, déng co sé bi rung khi van

hành ở tốc độ thấp Bạn cần thử nghiệm để chọn giá trị của tụ phù hợp nhất (dựa vào giá trị tụ đã

giới thiệu trong sơ đồ), tương ứng với đặc tính của động cơ sử dụng Mạch này có thể làm việc với đây điện áp nguồn từ 5-12 V, và

dòng của động co lén téi 500 mA

Ché tao mach diéu khién

Tranzito được lắp trên tấm

tần nhiệt, và chiết áp có thể được

nối với mạch điện bằng các dây

điện đài Nếu phải đặt động cơ xa

thiết bị điều khiến, phương án đặt

mạch điện ở gần động cơ và không

gần chiết áp thì tốt hơn

Kiểm tra

Nối mạch điều khiến với động cơ

và nguồn điện Nguồn điện một

chiều là nguồn 6V, dùng 4 pin AA

hoặc 1 pin D

Điều chỉnh chiết áp, tốc độ của

động cơ sẽ thay đối Chú ý, ở tốc

độ thấp động cơ sẽ có mômen quay

lớn

Nếu ở tốc độ thấp, động cơ bị

rung hoặc không đạt được tốc độ

cực đại, bạn hãy thay đổi giá trị

của tụ Ơ1, thử nghiệm nhiều lần

cho đến khi có được giá trị C1 ma

động cơ vận hành tốt nhất

Janh mục tinh kién

IC 1G định thị 555

Q1 Tranzito BD136 hoặc tương

đương như BD138 TIP32, TIP42,

loại công suất trung bình

D1 Điêt1N4002 R1, R2, RS tks

P1 Chiết áp 100 kO, loại xoay/trượt

C1 200nF đến 1 uE C2 470 LF/16WVDC

Máy nâng đơn giản

Hình 3-9 là sơ đổ của một máy

nâng đơn giản Trong đó, S1 là

công tắc dùng để đảo chiều quay của động cơ

Muốn giảm tốc độ và tăng mômen của cơ cấu nâng, bạn có

onor

Hình 3-10

thé ding co cau puli day dai nhu

được điều chỉnh trong dải rộng, tùy

thuộc lượng gió bạn cần

tauat

Đồng cụ

Nguồn điện

tản nhiệt Nếu dùng tranzito TIP

140, đồng động cơ có thể đến 4A

Cé thé dimg MOSFET céng suất thay cho tranzito, nhưng cần

nguồn 9 V hoặc lớn hơn mới có thể

điều khiển tải tốt,

Bạn có thé lap mach theo so dé

trên Hình 3-14 Đây là mạch có tần số không đổi, mặc dù hệ số lấp

đây xung thay đối Mạch này có

tính năng tốt hơn so với mẫu mạch

điện cơ bản Tranzito ở ngõ ra nên

sử dụng loại PNP, công suất trung bình, chẳng hạn như BD136 hoặc tranzito Darlington

tạ vst o , BOI

Te Đồng

os seo

TH 4B)

ee 0847E =—_——_ Hình 3-14

Danh muc linh kién

Tốc độ động cơ phụ thuộc vào

cường độ ánh sáng chiếu vào LDR

Hướng chuyên động của robot tùy

thuộc vào việc nguồn sáng chiếu

vao LDR nao trén robot

cứng, màu tối Đặt thấu kính hội

tụ phía trước như trong Hình 3-17

Điều khiển bằng máy tính

Sơ đồ Hình 3-18 trình bày cách đổi tín hiệu logic từ công LÒ của

máy tính thành tín hiệu điện áp

Bộ chuyển đổi số - tương tự

(DAC) duge dùng để điều khiển tốc

độ động cơ DC khi ghép với điều khiển PWM

kỹ thuật hiện đại

PWM được dùng trong các máy

công nghiệp để duy trì tốc độ dưới

mức ấn định Đây là phương pháp điều khiển chính xác, mạch dùng cảm biến hồi tiếp để kiểm soát tốc độ

của bài này là chế tạo động cơ được

gọi là động cơ ion Hiện nay, các

động cơ ion chỉ có công suất nhỏ,

nhưng hi vọng trong tương lai sẽ

chế tạo được động cơ công suất lớn

dùng trên các tàu vũ trụ Nhiễu

mạch điện và thí nghiệm khác đã

được thực hiện trên cùng nguyên

lý của mạch điện này

Động cơ ion được dùng trên tàu

vũ trụ hoạt động bên ngoài khí

quyển của trái đất, vì chúng có thể

phát đú công suất để sứ dụng trong

môi trường chân không Chúng là

động cơ nhanh nhất mà con người

có thể chế tạo Về lý thuyết, luỗng

lon được phóng thích bởi động cơ

lon có thể tăng tốc tàu không gian

đến 80.000 km4

“Thật đáng tiếc, các động cơ ion

thực tế rất yếu và cần nhiều tuần

hoặc cả năm để gia tốc tàu vũ trụ

đến tốc độ cao Lực đấy của động

cơ ion không quá vài Newton

NASA đang nỗ lực chế tạo các

động cơ ion công suất lớn, nhưng

tiến triển rất chậm Họ cần nhiều

năm thí nghiệm mới hi vọng chế

34

tạo được động cơ ion có đủ công

suất đế làm chuyến động các tàu

không gian lớn

Hiện nay, động cơ ion được dùng để thay đổi vị trí của các vệ

tỉnh trong quỹ đạo và thực hiện

các điều chính nhỏ trong đường

bay của chúng,

Phần này sẽ giới thiệu động cơ lon thí nghiệm mà bạn có thế chế tạo để làm bộ phận phản lực cho

mê hình tàu vũ trụ Hình 4-1 mình họa tàu vũ trụ dùng bóng đèn neon

chuyển động trên quỹ đạo tròn, và được đây bằng luỗng ion

Luông tú Đây điện cụng Mới lim Môi

Mỗi han eh ap cae

Wae—

tình ghìm

Hình 4-1

Mụt tiêu

Chắc chắn việc chế tạo mô hình

tàu vũ trụ với động cơ ion là một

công việc thú vị, cho thấy những

kỹ năng cần thiết để chế tạo một

thiết bị cơ điện tứ Mục tiêu chính

của mạch điện này bạo gồm:

* Tim hiếu các chức năng của

động cơ ion

« Tim hiéu vé tng dụng thực tế

của “hiệu ứng điểm”

e Tiến hành thí nghiệm với điện

cao ap (VHV),

«Ứng dụng định luật Newton

trong không gian

Dong co ion

Động cơ ion vận hành dựa vào

hiện tượng “hiệu ứng mãi nhọn”

Điện tích trên thân vật dẫn rắn có

khuynh hướng tập trung ở bé mat

vật dan Pay là hiện tượng “hiệu

ứng bề mặt” Nếu vật dẫn có hình

cầu (Hình 4-2), các điện tích sẽ

phân bố đều quanh bề mặt của nó

Điện áp làm cho điện tích di

chuyển tới bề mặt xung quanh của

vật dẫn tùy thuộc vào mật độ điện

tích và điện trường ó thể nói

rằng: điện áp tỉ lệ với bình phương

mật độ điện tích Nghĩa là điện áp

thì không tuyến tính (nếu tăng

gấp đôi điện trường, điện áp sẽ

tăng gấp bốn)

Kết hợp hiện tượng hiệu ứng

bề mặt với sự không tuyến tính

dẫn điện trường cao hơn, và hiện

tượng đó được gọi là “hiệu ứng mũi

nhọn” Hình 4-3 cho thấy điện tích

có khuynh hướng tập trung ở mũi nhọn của vật dẫn

xảy ra Lúc đó, các điện tích sẽ tách ra khỏi vật dẫn và tạo thành dòng điện tích chuyển động, nghĩa

là không khí sẽ dẫn điện

Nếu sự chuyển động của các

điện tích đủ mạnh để gây ra va

đập giữa các hạt mang điện tích,

nhiệt độ sẽ tăng lên, các electron

sẽ bị mất, và ánh sáng sẽ được tạo

ra Ánh sáng xung quanh mũi nhọn sẽ trở thành plasma

Tùy thuộc vào tính chất của

môi trường khí, mức năng lượng của các electron sẽ khác nhau, và màu sắc ánh sáng phát ra cũng

khác nhau Khí neon tạo ra ánh

sáng màu cam; còn không khí tạo

ra ánh sáng màu vàng, do, va

xanh tùy theo mức năng lượng

Điện tích được truyền tới các

hạt khí xung quanh và tạo ra lực đẩy có thể dùng để đấy con tàu vũ

trụ Theo định luật Newton, lực

35

chiều ngược lại (Hình 4-4)

Mặc dù năng lượng được giải

phóng trong quá trình này rất

thấp, nhưng tốc độ lại cực lớn,

khoảng 80.000 km/s

Dĩ nhiên, khi kết hợp công suất

rất hé với tốc độ rất cao chúng ta

có thể chế tạo tàu vũ trụ chịu được

x íc lớn, Tàu vũ trụ ion tiêu

nhiều năm để đạt đến tốc

độ xấp xỉ 10.000 km/s (36.000.000

km⁄h), tùy thuộc vào trình độ của

chuyên gia chế tạo

Nguyên tắc hoạt động

Thành phần cơ bản trong mạch

điện này là mạch dao động công

suất lớn Hartley Mạch này có thể

tạo ra điện áp đến 30 kV Trong

mạch đao động Hartley, cuộn dây

đóng vai trò phụ tải và là mạch

hồi tiếp để duy trì sự dao động của

mach Hartley (Hinh 4-5)

Phụ tải nối song song với tụ C3

tạo thành mạch điện có vai trò ấn

định tần số dao động Mạch này có

ony Đuong

tivi cũ Bạn có thể xem thông tin

về biến áp flyback trên trang web:

www.amazIng1.com/transformer htm Tranzito Q1 là tranzito công

suất MJE15004, loại PNP, chịu

được điện áp cao và dong phat ra

hộp gồ (Hình 4-9)

Tranzito Q1 phải được lắp trên

tấm tán nhiệt Biến áp flyback T2 phải được bảo vệ bằng vỏ nhựa đế tránh sự tiếp xúc trực tiếp Cuộn

sơ cấp có 2 cuộn đây 8+8 hoặc

12+12 vòng, cỡ dây 20-26AWG, loại có lớp cách điện (Hình 4-8)

P1 là biến trở đây quấn vì

dòng điện ở cực B của tranzito Q1 tương đối cao Số vòng của biến trở

phụ thuộc vào flyback được sử dụng Bạn cần thử nghiệm để tìm

œ MUEI6004 Tau

cực tính của các phần tử như điôt,

tranzito, và tụ hóa Lắp sai cực

tính có thể dẫn đến hư hỏng mạch

Các dây nối có chiều dài vừa đủ,

không được dư thừa Hình 4-10 là

Hình 4-9

cách bố trí các phần tứ mạch và cách nối dây giữa chúng

Phải chú ý nối đất mạch điện, dùng dây dẫn điện thông thường,

37

Ấp cao

©

Hinh 4-10

đài khoảng 3 mét, nối phía cao áp

của biến áp flyback với đất (xem

Hình 4-6 và Hình 4-10)

Kiểm tra mach cao ap

Sau khi lắp ráp mạch hoàn chỉnh,

bạn đóng công tắc S1 để nối mạch

với nguồn điện, Bạn sẽ nghe tiếng

ôn rất nhỏ cho biết mạch đang dao

động và điện cao áp được tạo ra

Đặt bóng đèn neon (5 - 40 W)

gần cực cao áp, bóng đèn sẽ sáng

rực do tác dụng của trường cao áp

Đây là cách tốt nhất để kiểm tra

hoạt động của mạch

Q1 Tranzfto MJE 15004, loại NPN

D1,D2 Điột chỉnh lưu 1N5404

At Điện trở dây quấn 1000 x 5W

P1 Biển trở dây quấn 1k©

mạch được cấp nguồn và trong khi

tàu vũ trụ chuyển động trong quỹ đạo tròn của nó

Một cực của đèn được hàn nối với thanh đỡ và cực kia được nối với cây kim (Hình 4-11) Điều rất

quan trọng là mối hàn phải tròn, không được có mũi nhọn Nếu có điểm nhọn trên các bộ phận của

Hinh 4-11

Hinh 4-12

tau vũ trụ, sự rò rỉ ion do hiện

tượng hiệu ứng mũi nhọn sẽ xảy

ra Điều này làm giảm tính năng

của động cơ và có thể làm động cơ

ngừng quay nếu từ thông ngược

chiều chuyển động

Dĩ nhiên, bạn có thể chế tạo

tàu vũ trụ theo dạng khác, Hình

4-12 là một dạng của tàu vũ trụ

Nhưng nhớ rằng động cơ ion có

công suất không lớn, tàu vũ trụ

không đủ nhẹ sẽ quay chậm, thậm

chí không quay Bạn hãy chế tạo

tàu vũ trụ càng nhẹ càng tốt

Thanh đỡ tàu vũ trụ là một dây

dẫn cứng, cỡ dây 16 hoặc 14 AWG,

dai 15-20 em Dây dẫn được đỡ

Đặt tàu vũ trụ lên giá đỡ một cách

chính xác Tàu phải có thể quay tự

đo trong quỹ đạo của nó Nối mạch

điện với nguồn điện Có tiếng ồn

nhỏ phát ra chứng tỏ mạch đang hoạt động và điện cao áp được tạo

ra Bóng đèn neon sẽ phát sáng

Nếu đang thử nghiệm ở nơi tối,

bạn có thể điều chỉnh P1 và sẽ

thấy ánh sáng màu xanh hoặc đỏ

phát ra ở đầu kim Nếu tàu vũ trụ

đủ nhẹ, nó sẽ bắt đầu chuyển động Nếu tàu không di chuyển, bạn

điều chỉnh P1 cho đến khi thấy

đầu kim phát sáng mạnh hơn và tàu chuyển động Tốc độ tàu tùy thuộc vào khối lượng của tàu và công suất do mạch cao áp tạo ra Nếu tàu vẫn không khởi động, bạn

cần giảm trọng lượng và/hoặc ma

sát giữa tàu và giá đỡ Nếu cần,

bạn hãy sử dụng dây điện nhỏ hơn

hoặc ngắn hơn cho giá đỡ

Tổ chức cuộc thi

Bạn có thể tổ chức cuộc thì cùng

với những người khác để tìm ra

39

người chế tạo tàu vũ trụ bằng động

cơ ion quay nhanh nhất Giới hạn

chiểu dài thanh đỡ là 20 em đối

với tất cả các tàu tham dự cuộ

đua Trong thời gian 1 phút, tàu

nào chuyển động trong quỹ đạo

được nhiều vòng nhất sẽ là tàu

chiến thắng

Mử nộng mạch điện

Điện cao áp do mạch điện tử này

tạo ra có thể được dùng trong

Trong thí nghiệm này, bạn trở

thành phù thủy điện tử khi làm

cho bóng đèn neon tỏa sáng trên

tay bằng cách dùng từ trường cao

áp do mạch điện nêu trên tạo ra

Nên tiến hành thí nghiệm trong

Chú g: Trong khi thí nghiệm

khong duoe cham tay vao cue cao

áp Nếu không, bạn sẽ bị điện giật,

Ghỉ nhớ, mặc dù bạn đang làm

biệc uót diện áp cao hàng ngàn

tốn, sự phóng điện ở dây không

làm chết người Nhung nếu bạn

chạm ào mạch diện, sự cổ điện

giát có thể gáy bóng hoặc đau đón,

niopg cao an huỳnh

Soc Jacob

Một thí nghiệm cô điển cho thấy

tỉa lửa phát sinh do điện cao áp

được gọi là sọc Jacob Hỗ quang điện sẽ phát sinh trong khe hở

nhỏ giữa hai điện cực nối với nguồn cao áp

Hai điện cực (dây dẫn cứng)

được đặt theo hình chữ V, càng lên

cao khoảng cách giữa hai điện cực

{25-2 cm (max) Tat tha

15 tome trax)

càng xa Càng lên cao từ trường

giữa hai cực giảm cường độ và hồ

quang điện càng yếu Khoảng cách

giữa hai điện cực tùy thuộc vào

điện áp tạo ra bởi mạch điện Chú

ý, hồ quang có thể đạt tới 1 em với

mỗi 10 kV điện áp

Tạo ra sấm chớp

Dùng bóng đèn dây tóc thông

thường nối với cực cao áp của mạch

điện Chạm ngón tay vào vỏ thủy

tỉnh của bóng đèn (Hình 4-17), bạn

sẽ thấy có sự phóng hồ quang điện

từ giá đỡ dây tóc đến ngón tay của

bạn Do thủy tỉnh cách điện tốt,

tia hồ quang sẽ ở bên trong bóng

đèn và bạn không bị điện giật

Trong thí nghiệm này, bạn nên

Thi nghiệm vật lý với điện cao áp

có thể được tiến hành với điện cao

áp từ động cơ ion Vì nhiều thí

nghiệm cần điện cao áp một chiều,

trong khi động cơ ion tạo ra điện

silicon có điện áp 15 kV hoặc lớn

hơn có thể dùng được với mạch

này Bạn có thể tìm được điôt

chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu này

trong các TV cũ Khi thêm điôt chỉnh lưu cao áp vào động cơ ion, bạn sẽ có nguồn cao áp một chiều

Cac mach ho sung

và các ý tưởng

Điện cao áp có thể được tạo ra bằng nhiều cách Phần sau đây sẽ trình bày các mạch điện đặc biệt

có thể được dùng trong những thí nghiệm với động cơ ion

Mạch công suất cao

Hình 4-19 minh họa mạch tạo ra

điện cao áp để phóng hồ quang điện

Mạch có thành phần cơ bản là

mach dao dong ding IC 4093, ho

CMOS, và tranzito công suất loại

NPN Tải của mạch dao động là cuộn dây có lõi ferrite, tương tự

biến ap flyback trong TV hoặc màn hình máy tính đời cũ Máy biến áp dùng trong mạch cơ ban

(đã nêu ở phần đầu mạch điện này)

cũng có thể sử dụng được

Các xung điện áp thấp do mạch

dao động tạo ra sẽ cảm ứng trong

4