Đề tài Thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe tự động

Máy của thang nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng bộ giảm tốc nối vào động cơ có tốc độ cao truyền động đến pulley. Kết quả là tốc độ của pulley giảm xuống và moment tăng cao cần thiết cho sự làm việc của thang máy. Hãm bằng lò xo để dừng thang và giữ thang. Thang nâng theo nguyên lý kéo có hộp số thường được dùng trong các thang máy và thiết bị nâng chuyển có dung lượng từ 15 đến 3000 lp (10 đến 1400 kg) hoặc lớn hơn với tốc độ từ 25 đến 450 fpm (0.125 đến 2.3m/giây). Máy kéo có hộp số được truyền động bằng động cơ AC một tốc độ hoặc hai tốc độ hoặc sử dụng động cơ DC dùng phương pháp điều khiển “Ward-Leonard”hoặc động cơ AC hay DC điều khiển bằng chỉnh lưu hay mạch điện tử. Động cơ ACdùng cho tốc độ từ 25 đến 150 fpm (0.125 đến 0.75m/giây) và với mạch điện tử tốc độ có thể lên đến 350 fpm (1.75m/giây ). Đối với động cơ một tốc độ, người ta dừng bằng cách tắt nguồn và hãm phanh. Động cơ hai tốc độ hoạt động với bộ dây quấn kép. Dây quấn tốc độ nhanh dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh và dừng đúng mức

doc38 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 22/10/2013 | Lượt xem: 1993 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe tự động, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.1. THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN CƠ KHÍ CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. II.1.1. Bãi giữ xe tự động trong thực tế: Trong thực tế bãi giữ xe tự động dùng truyền động theo kiểu có hộp số II.1.1.1. Mô tả: Máy của thang nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng bộ giảm tốc nối vào động cơ có tốc độ cao truyền động đến pulley. Kết quả là tốc độ của pulley giảm xuống và moment tăng cao cần thiết cho sự làm việc của thang máy. Hãm bằng lò xo để dừng thang và giữ thang. Thang nâng theo nguyên lý kéo có hộp số thường được dùng trong các thang máy và thiết bị nâng chuyển có dung lượng từ 15 đến 3000 lp (10 đến 1400 kg) hoặc lớn hơn với tốc độ từ 25 đến 450 fpm (0.125 đến 2.3m/giây). Máy kéo có hộp số được truyền động bằng động cơ AC một tốc độ hoặc hai tốc độ hoặc sử dụng động cơ DC dùng phương pháp điều khiển “Ward-Leonard”hoặc động cơ AC hay DC điều khiển bằng chỉnh lưu hay mạch điện tử. Động cơ ACdùng cho tốc độ từ 25 đến 150 fpm (0.125 đến 0.75m/giây) và với mạch điện tử tốc độ có thể lên đến 350 fpm (1.75m/giây ). Đối với động cơ một tốc độ, người ta dừng bằng cách tắt nguồn và hãm phanh. Động cơ hai tốc độ hoạt động với bộ dây quấn kép. Dây quấn tốc độ nhanh dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh và dừng đúng mức. II.1.1.2. Phần cơ: Đây là bộ phận chính cung cấp lực kéo cho thang máy. Nó bao gồm các bộ phận sau: Motor kéo (thường là động cơ không đồng bộ ba pha). Thiết bị biến đổi tốc độ (hộp số máy kéo). Bánh kéo (traction sheave) hay pulley quấn cáp. II.1.1.3. Bộ hãm: Người ta thường dùng bộ hãm bằng từ vì chúng giải phóng điện và tạo ra ma sát với trục của máy. Do lò xo giữ ngược chiều hãm hình trụ trên trục của máy. Sự hoạt động của cơ cấu truyền động không bánh răng, chức năng hãm dùng để duy trì và không làm chạm thang máy. Do đó kích thước của nó được xác định bằng moment theo điều kiện cần thiết. Chức năng của nó giống như bộ phận truyền động bánh răng tốc độ cao. Do đó cơ cấu hãm giống như motor, nhỏ hơn bộ phận truyền động bằng bánh răng, vì moment giảm ngược với bánh răng. Bộ phận quay motor AC với vận tốc thấp mà trong đó sự dừng lại là do đế hãm. Dòng từ hoá có thể sử dụng bất cứ nơi nào có thể được vì chúng có thể điều khiển nhanh chóng nhưng không có tiếng ồn. Bộ hãm dòng xoay chiều có thể là từ tính hoặc hoạt động motor và thường cung cấp qua bộ phận giảm chấn để điềuchỉnh hoạt động của chúng. II.1.1.4. Lực kéo và công suất: II.1.1.4.1. Lực kéo: Buồng thang được nâng lên hoặc kéo xuống bởi những dây cáp vắt qua ròng rọc truyền động, lực cần thiết có do ma sát giữa cáp và bề mặt rãnh của ròng rọc bởi áp lực gây nên do trọng lượng của buồng thang và đối trọng. Thang máy kéo bằng lực có đặc điểm an toàn khi không có buồng thang hoặc đối trọng, lực căng trên cáp bị giảm nhẹ và ròng rọc quay mà không di chuyển thang máy do lực ma sát bị giải phóng. II.1.1.4.2. Công suất: Để chọn được công suất truyền động của thang máy cần có các điều kiện sau: Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép. Trọng tải. Trọng lượng buồng thang. Công suất tĩnh của động cơ khi không dùng đối trọng được xác định theo công thức sau: P = [(Gbt + G) x v x g 10^-3] / η (KW) Gbt: khối lượng buồng thang (Kg) G : khối lượng hàng (Kg) v : vận tốc nâng (m/s) g : gia tốc trọng trường η: hiệu suất của cơ cấu nâng (thường chọn từ 0.5 đến 0.8) Công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải khi có đối trọng : P = [( Gbt + G) /η – Gdt *η ] x v x k x g x 10^-3 (KW) Công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải khi có đối trọng: P = [( Gbt + G)*/η + Gdt /η ] x v x k x g x 10^-3 (KW) Gdt : khối lượng của đối trọng (Kg) k : hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng (thường chọn k = 1, 1.3 ÷ 1.5 ) Khối lượng của đối trọng được tính theo công thức : Gdt = Gbt + α G (kg) α : hệ số cân bằng (chọn từ 0.3 đến 0.6) Tuỳ thuộc vào tải trọng mà ta chọn công suất sao cho phù hợp với động cơ kéo. Nó còn phụ thuộc rất nhiều vào lực kéo đặt lên pulley quấn cáp và cơ cấutruyền động giữa motor keo và pulley. Dựa vào các kết quả công thức trên, ta có thể chọn công suất và các thành phần liên quan. II.1.1.4.3. Dây cáp: Bộ ba đến tám dây cáp bằng thép với đường kính khoảng 0.2 đến 1 inch thường được dùng để nối song song. Đường kính của cáp dùng để xác định đường kính ròng rọc nhỏ nhất có thể sử dụng. Ròng rọc quá nhỏ sẽ dẫn đến ứng suất dư trong khi cáp quấn qua ròng rọc, nó là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ của cáp. Đường kính của ròng rọc thường được chọn lớn hơn 40 lần đường kính của cáp. Tỷ số cáp :Thang máy thường có tỷ số cáp là 1:1 hoặc 2:1. Ròng rọc thường quấn dây theo tỷ lệ 2:1, thường được dùng trong các máy kéo không có bánh răng tốc độ thấp để giảm kích cỡ máy. Quấn cáp: dây cáp có thể quấn qua ròng rọc chỉ một lần “single wrap” hay hai lần “double wrap”. Trường hợp “double wrap” sau khi vắt qua ròng rọc nó sẽ vòng qua ròng rọc thứ hai và vòng lại ròng rọc thứ nhất. II.1.1.4.4. Ròng rọc: Có nhiều phương pháp khoét rãnh ròng rọc kéo. Rãnh chữ U cho phép nhiều tải trên một dây hơn các loại khác nhưng đòi hỏi phải quấn dây hai lần để đảm bảo lực kéo. Kiểu rãnh chữ V thường có đủ lực kéo với cách quấn dây đơn, loại này lực kéo thay đổi ít khi ròng rọc đã bị mòn. II.1.1.4.5. Buồng thang: Trong bãi giữ xe tự động, buồng thang chỉ là khung thang chở xe, được gắn với dây cáp, thanh ray và các thiết bị an toàn. Trên khung thang còn có hệ thống để nâng xe và mâm trượt để đưa xe vào các ô. Hình 2.1 Hệ thống Mâm trượt Hình 2.2 Khung thang nâng xe II.1.1.4.6. Đối trọng: Chức năng của đối trọng là cung cấp lực căng cho dây cáp. Nó nằm đối diện buồng thang qua rãnh ròng rọc để hình thành lực kéo và giảm tối đa tải cho máy kéo. Trọng lượng của đối trọng thường bằng trọng lượng của buồng thang cộng 40 đến 50% trọng lượng tải làm việc (hay có thể tính theo công thức dưới). Trọng lượng này giữ khoảng lớn nhất và nhỏ nhất của tải mà máy phải mang để đảm bảo giá trị trung bình của tải là bé nhất, đạt được tỷ lệ cáp là bé nhất và lực máy kéo khi đầy tải cũng như ít tải là bé nhất. Gdt = Gbt + α G (kg) Gdt: khối lượng của đối trọng (Kg) Gbt: khối lượng của buồng thang (Kg) G : khối lượng hàng α : hệ số cân bằng (chọn 0.3 đến 0.6) Trong bãi giữ xe tự động, thang máy dùng để chở xe nên ta chọn α = 0.5 II.1.1.4.7. Bộ điều tốc: Bộ điều tốc ly tâm được đặt trên đỉnh của đường ray kéo và lái bằng dây điều tốc được gắn vào bộ phận an toàn đặt trên buồng thang. Trong trường hợp thang máy vượt tốc, cơ cấu này sẽ giữ dây của bộ vượt tốc chống lại sự chuyển động của buồng thang. Nó sẽ tạo ra tác động lên thiết bị an toàn của buồng thang. Trong các thang máy hiện đại và tốc độ cao, một công tắc điện trên bộ điều tốc sẽ mở khi nó vượt trên tốc độ trung bình của buồng thang và nó sẽ dừng buồng thang qua một mạch điều khiển thông thường trước khi buồng thang đạt đến tốc độ cần thiết để có thể tác động đến các thiết bị an toàn. Công tắc thêm vào thỉnh thoảng để tăng cường trong việc điều khiển buồng thang. II.1.1.4.8. Thiết bị an toàn: Thiết bị an toàn của buồng thang bao gồm một cơ cấu tựa trên mỗi bên giữa sườn thang hay là ở dưới khung thang. Nó dừng buồng thang bằng cách kẹp các thanh ray định hướng. Khi ở tốc độ thấp núm xoay tròn hay là những cây kẹp giữa khối an toàn và thanh ray làm cho buồng thang dừng ngay. Khi buồng thang ở tốc độ cao thì ngàm an toàn kẹp thanh ray với lực điều khiển để làm cho thang dừng từ từ. Độ cản tối đa cho phép bằng trọng lượng khi chất đầy tải lên buồng thang. Những thiết bị an toàn chỉ cho phép tác động khi thang máy đi xuống. Nơi đâu có khoảng cách không gian gian sử dụng ở dưới hố thang hay hành lang sử dụng, đối trọng phải được cung cấp với các thiết bị an toàn về cơ khí. II.1.1.4.9. Thanh ray: Buồng thang và đối trọng chạy trên thanh ray kẹp hình chữ U (V, T, L) để định hướng trượt, sử dụng trong các tiêu chuẩn trước đây. Hiện nay, người ta thường dùng thay thế bằng con lăn định hướng và nó di chuyển dễ dàng và ít ma sát nên không cần bôi trơn các thanh ray. Nó trở nên dễ dàng hơn trong việc giữ cho buồng thang sạch và chống cháy bởi vì dầu từ thanh ray không có. II.1.1.4.10. Bộ giảm chấn: Thang được trang bị hai bộ giảm chấn trong hố thang, dưới cabin và dưới đối trọng. Thông thường bộ giảm chấn lò xo dùng cho tốc độ thấp và bộ giảm chấn thuỷ lực dùng cho thang tốc độ cao. II.1.2. Mô hình bãi giữ xe tự động: II.1.2.1. Các loại động cơ dùng trong mô hình: Một robot được dùng để thực hiện việc lấy và cất xe vào trong bãi giữ xe. Động cơ kéo robot vào ra: sử dụng động cơ DC có hộp giảm tôc: Dòng 7A Áp 24V DV Công suất ≈ 140W Số vòng ≈ 50 vòng/phút Hình 2.3 Động cơ kéo robot vào ra Động cơ kéo robot lên xuống: Sử dụng động cơ trục vít bánh vít. Đặc tính của động cơ này là khi không có điện thì động cơ sẽ tự khóa tại vị trí bị ngắt nguồn. Động cơ này có hộp giảm tốc bên trong là hệ thống trục vít, bánh vít Các thông số động cơ: Dòng 7A Áp 24V DC Công suất ≈ 20Kg Số vòng 30 vòng/phút Hình 2.4 Động cơ kéo robot lên xuống Động cơ đẩy pallate qua trái và phải: Sử dụng 2 động cơ DC để đẩy và kéo 2 pallate vào ra theo phương ngang. Do đòi hỏi tốc độ chậm nên ta chọn loại động cơ DC có hộp giảm tốc. Các thông số động cơ: Dòng điện 2A Áp 12V DC Công suất 20W Số vòng 30 vòng/phút Hình 2.5 Động cơ kéo và đẩy pallate II.1.2.2. Hệ thống truyền động: Sử dụng thanh trượt và dây xích để tạo cơ cấu truyền động trong mô hình. Thanh trượt vào ra dài 80 cm Thanh trượt lên xuống 65 cm Thanh trượt ngang 25cm x2 Hình 2.6 Thanh trượt II.2. THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN ĐIỆN CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. II.2.1. Nguồn cung cấp cho mô hình: II.2.1.1. Giới thiệu: Trong mô hình sử dụng nguồn máy tính để cung cấp nguồn điện cho mô hình Hình 2.7 Nguồn máy vi tính ATX Nguồn máy tính là nguồn phi tuyến có độ ổn định cao, có tính năng tự động ngắt khi ngắt mạch hay quá tải, có khả năng chống nhiễu tốt. Nguồn máy tính có các mạch điện cơ bản như sau: Mạch tạo dao động. (sử dụng IC tạo dao động) Biến áp đảo pha đưa các tín hiệu dao động đến điều khiển các đèn công suất. Các đèn khuếch đại công suất. Biến áp chính (lấy ra điện áp thứ cấp) Các diode chỉnh lưu đầu ra Mạch lọc điện áp ra Mạch bảo vệ Nguồn máy tính cung cấp các cấp điện áp đầu ra như sau: Điện áp + 12V (dây màu vàng) Điện áp + 5V (dây màu đỏ) Điện áp + 3,3V (dây màu cam) Điện áp – 12V (dây màu xanh dương) Điện áp + 5V standby (dây màu tím) Điện áp 0V (dây màu đen) II.2.1.2. Nguyên lý hoạt động của nguồn ATX: Khi cắm điện: Khi cắm điện AC 220V cho bộ nguồn, mạch chỉnh lưu sẽ cung cấp điện áp 300V DC cho mạch công suất của nguồn chính, đồng thời nguồn Stanby +5V hoạt động sẽ cung cấp 12V cho IC dao động của nguồn chính, tuy nhiên nguồn chính chưa hoạt động và đang ở trạng thái chờ, nguồn chính chỉ hoạt động khi có lệnh P.ON Khi bấm công tắc nguồn của máy tính hoặc chập chân P.ON ( dây màu xanh lá) xuống mass Khi chân P.ON được đấu mass, lệnh mở nguồn chính được bật, lệnh P.ON đi qua mạch bảo vệ rồi đưa vào điều khiển IC dao động hoạt động. IC dao động hoạt động và tạo ra hai xung điện ngược pha, sau đó 2 xung điện này được khuếch đại qua hai đèn bán dẫn, rồi đưa qua biến áp đảo pha sang điều khiển các đèn công suất. Hai đèn công suất hoạt động đóng cắt theo nguyên tắc đẩy kéo, tạo ra điện áp xung tại điểm giữa, sau đó người ta sử dụng điện áp này đưa qua biến áp chính, đầu kia của biến áp được thoát qua tụ gốm về điểm giữa của tụ hoá lọc nguồn chính. Hình 2.8 Sơ đồ nguồn chính trong nguồn máy tính ATX II.2.1.3. Các kết nối đầu ra nguồn máy tính ATX: Nguồn máy tính hỗ trợ nhiều jack cắm đầu ra để lấy ra các điện áp khác nhau Hình 2.9 Các dạng jack cắm trong nguồn máy tính ATX Đầu cắm vào bo mạch chủ (motherboard connector): là đầu cắm có 20 hoặc 24 chân (tuỳ vào loại bo mạch chủ sử dụng). Phiên bản khác của đầu cắm này là 20 + 4 chân: phù hợp cho cả bo mạch dùng 20 và 24 chân. Đầu cắm cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm (CPU) (+12V power connector) có hai loại: loại bốn chân và loại tám chân (thông dụng là bốn chân, các nguồn mới thiết kế cho các bo mạch chủ đời mới sử dụng loại tám chân). Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang (giao tiếp ATA) (peripheral connector): Gồm bốn chân. Đầu cắm cho ổ đĩa mềm: Gồm bốn chân. Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang giao tiếp SATA: Gồm bốn chân. Đầu cắm cho các cạc đồ hoạ cao cấp: Gồm sáu chân. II.2.1.4. Cách kiểm tra nguồn máy tính ATX: Để kiểm tra xem nguồn máy tính có hoạt động tốt hay không thực hiện các bước sau: Chập chân lệnh P.ON xuống Mass (dùng sợi đồng đấu dây màu xanh lá cây vào một dây màu đen) Cấp điện cho bộ nguồn và quan sát quạt. Nếu quạt quay tít là nguồn đã hoạt động tốt. Trường hợp sau đây là nguồn đã hoạt động: Khi cắm điện và chập chân P.ON xuống Mass thấy quạt quay tít chứng tỏ nguồn hoạt động tốt. Trường hợp sau đây là nguồn bị chập các diode chỉnh lưu điện áp ra, quạt nguồn chỉ hơi lắc lư khi cấp điện và chập chân P.ON xuống mass do nguồn bị chập phụ tải. Trường hợp sau đây là nguồn bị mất hồi tiếp nên điện áp ra tăng cao, mạch bảo vệ hoạt động và ngắt điện áp ra ngay khi nó mới hoạt động: Khi cắm điện và chập chân P.ON xuống Mass thấy quạt nguồn quay vài vòng rồi tắt đây là hiện tượng nguồn bị hỏng mạch hồi tiếp ổn định điện áp ra. II.2.2. Các mạch điện sử dụng trong mô hình: II.2.2.1. Mạch cầu H: II.2.2.1.1 Giới thiệu về mạch cầu H: Giả sử 1 động cơ DC có 2 đầu A và B, nếu ta nối đầu A với nguồn dương và đầu B với nguồn âm thì động cơ sẽ quay theo 1 chiều 1 định. Khi ta đảo đầu dây lại tức là đầu A nối nguồn âm, đầu B nối nguồn dương thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại. Chúng ta không thể dùng tay để đảo đầu dây động cơ, một mạch điện sẽ làm thay việc đó. Mạch điện đó chính là mạch cầu H, mạch cầu H có tác dụng đảo chiều quay động cơ, hay nói cách khác mạch cầu H là mạch dùng để đảo chiều dòng điện, sở dĩ có tên là mạch cầu H vì cấu tạo giống chữ H Hình 2.10 Hình dáng của mạch cầu H II.2.2.1.2. Các dạng mạch cầu H: II.2.2.1.2.1. Mạch cầu H dùng Relay Relay là một dạng công tắc cơ điện, gồm các tiếp điểm được điều khiển bằng điện. Relay có cấu tạo gồm có 1 thanh nam châm, 1 lò xo, 1 cuộn dây kích, 1 cực C chung, 1 tiếp điểm thường đóng NC, 1 tiếp điểm thường mở NO. Hình 2.11 Cấu tạo Relay Nguyên lý hoạt động Relay: Khi không có dòng điện đi qua cuộn dây kích thì Relay không hoạt động, lực kéo của lò xo nằm bên trái thanh nam châm làm cho cực C tiếp xúc với NC tạo thành kết nối giữa C và NC, chính vì thế mà NC được gọi là tiếp điểm thường đóng( bình thường ở trạng thái đóng) Khi có một điện áp đặt vào 2 đầu cuộn dây kích của nam châm điện, nam châm điện tạo ra 1 lực từ kéo thanh nam châm xuống, lúc này thanh nam châm không tiếp xúc với tiếp điểm NC nữa mà chuyển sang tiếp xúc với tiếp điểm NO tạo thành một kết nối giữa C và NO. Một đặc điểm rất quan trọng trong hoạt động “đóng – mở” của Relay là tính “cách li”. Hai đầu cuộn dây kích của nam châm điện hoàn toàn cách li với các tiếp điểm của Relay nên sẽ rất an toàn. Thông số quan trọng cho 1 Relay là điện áp kích cuộn và dòng lớn nhất mà các điểm điểm chịu được. Điện áp kích nếu quá nhỏ sẽ không kích được cuộn dây nam châm điện, nếu điện áp kích quá lớn sẽ làm cháy cuộn dây nam châm điện. Nếu dòng điện qua tiếp điểm quá lớn, nhiệt có thể sinh ra lớn và làm hở tiếp xúc. Vì thế chúng ta cần tính toán dòng điện tối đa trong ứng dụng để chọn Relay phù hợp. Ưu và nhược điểm của mạch cầu H dùng Relay: Ưu điểm: dễ chế tạo, chịu được dòng lớn, đặc biệt có thể thay thế bằng các thiết bị như công tắc tơ chịu được dòng lên đến hàng trăm Ampe Nhược điểm: do là thiết bị có tiếp điểm cơ khí nên thời gian đóng cắt chậm, không thích hợp cho những ứng dụng có tốc độ điều khiển nhanh, đóng cắt liên tục, nếu đóng cắt nhanh có thể gây ra hiện tượng dính tiếp điểm, hoặc hư tiếp điểm. II.2.2.1.2.2. Mạch cầu H dùng BJT công suất: Bán dẫn ở nhiệt độ thường là chất cách điện, nhưng khi nhiệt độ tăng cao thì các electron sẽ dao động mạnh và bức ra khỏi liên kết nên tính dẫn điện của bán dẫn tăng lên. Để tăng thêm tính dẫn điện của bán dẫn người ta pha thêm tạp chất vào bán dẫn. Từ đó tạo ra 2 loại là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P. Trong bán dẫn loại N hạt tải đa số là electron, còn trong bán dẫn loại P thì hạt tải đa số là lỗ trống. Tuy nhiên, bán dẫn có pha tạp chất dù đã cải thiện tính dẫn điện vẫn không có nhiều tác dụng, nhưng khi chúng ghép bán dẫn loại P và loại N với nhau tạo thành tiếp xúc P-N đây chính là các diode. Đặc điểm của tiếp xúc p-n là chỉ có dòng điện chạy qua theo 1 chiều từ P sang N. Khi ghép 3 lớp bán dẫn sẽ tạo thành transistor, phụ thuộc vào thứ tự bán dẫn được ghép chúng ta có transistor NPN hay PNP hay còn gọi là các BJT. Hình 2.12 Cầu tạo của Transistor NPN và PNP Nguyên lý hoạt động của BJT Hình 2.13 Nguyên lý hoạt động của Transistor NPN Tuy được tạo từ các bán dẫn tạp chất nhưng nồng độ tạp chất của các lớp trong BJT NPN rất khác nhau. Lớp E rất “giàu” hạt dẫn, kế đến là lớp C và lớp B thì lại rất ít hạt dẫn và rất mỏng. Khi điện áp cực B lớn hơn điện áp cực E tức là UE <0 tiếp xúc P-N giữa B và E được phân cực thuận. Dòng electron từ E là bán dẫn loại N ào ạt “chảy” về B là bán dẫn loại P, trong khi lớp B vốn rất mỏng và nghèo hạt dẫn, nên phần lớn electron từ E sẽ “tràn” qua C. Dòng diện từ cực B đã gây ra dòng điện từ cực C về E. Quan hệ của các dòng điện như sau:       IE = IB + IC (1) Và dòng electron tràn qua cực C sẽ tỉ lệ với dòng electron đến cực B. mối quan hệ như sau:      IC = hfe IB      (2)       Thông số hfe gọi là hệ số khuyếch đại tĩnh (DC Current Gain) của BJT và là hằng số được ghi bởi các nhà sản xuất, nó chính là đặc tính để phân biệt từng loại BJT, giá trị của thường rất lớn, từ vài chục đến vài trăm. Chính vì đặc điểm này mà transistor được dùng như là một linh kiện “khuyếch đại”. Nếu giả sử đoạn CE của BJT là một “điện trở”, dựa vào công thức (2), nếu tăng dòng điện IB thì dòng IC sẽ tăng theo làm cho điện trở CE giảm. Tiếp tục tăng IB thì điện trở CE sẽ giảm đến giá trị nhỏ nhất có thể của nó (thường gần bằng 0, giá trị này được ghi trong datasheet mỗi loại của BJT). Khi điện trở CE đạt giá trị min, dòng IC cũng đạt giá trị max và gần như không thay đổi cho dù có tăng IB. Quan hệ giữa IB và IC không còn đúng như công thức (2). Hiện tượng này gọi là bão hòa, điều kiện để BJT rơi vào trạng thái bão hòa là ICmax < hfeIB. Khi BJT bão hòa nó sẽ hoạt động như một “khóa điện tử” Ứng dụng của BJT BJT được sử dụng trong các mạch khuếch đại Khi BJT rơi vào trạng thái bảo hòa thì BJT được dùng làm các khóa điện tử. Mạch cầu H là 1 trong những ứng dụng của BJT làm khóa điện tử. Thông thường người ta không dùng BJT NPN để làm khóa trên cho mạch cầu H vì Hình 2.14 BJT NPN mắc theo kiều C chung Khảo sát mạch Vi => B =>E =>RE =>GND. Khi Vi=5V, do điện áp rơi trên BE luôn là 0.7V (đặc điểm của tiếp xúc pn khi dẫn điện) nên điện áp rơi trên điện trở RE luôn là 4.3V mặc dù điện áp cực C là 12V, như thế điện áp giữa 2 cực CE là 12 - 4.3 = 7.7V.  Điều này được hiểu là giữa CE có một “điện trở” khá lớn, “khóa điện tử” không hoạt động tốt đối với mạch C chung. Nếu RE là một motor DC loại 12V thì rõ ràng motor không hoạt động tốt vì điện áp rơi trên nó chỉ có 4.3V. Mặc khác điện áp CE quá lớn có thể gây hỏng BJT. Vì lí do này nếu bạn dùng BJT npn làm phần trên của mạch cầu H, BJT này sẽ rất mau hỏng (rất nóng) và mạch không hoạt động tốt.  Như vậy, khi thiết kế khóa điện tử dùng BJT thì “tải” phải được đặt phía trên BJT tức là nên dùng mạch E chung và dùng BJT loại PNP làm khóa trên cho mạch cầu H. Hình 2.15 BJT PNP mắc theo kiều E chung Nếu điện áp Vi = 12V = VE hoặc ngõ vào Vi không được kết nối thì BJT không hoạt động, không có dòng điện qua RC vì dòng IB =0 nên dòng IC =0. Khi Vi=0V thì dòng IB xuất hiện và xuất hiện dòng  IC (từ cực E) , nếu dòng IB đủ lớn sẽ gây bão h