Dự án điện tử tự làm nên chạy bằng nguồn thấp áp: bộ đổi nguồn một chiều có chứng nhận an toàn, pin, hoặc cổng sạc, và nguồn phải đủ dòng cho lúc tải lớn nhất như khi động cơ khởi động. Điện lưới hai trăm hai mươi vôn là thứ có thể giết người trong tích tắc, nên mọi phần chạm tới điện lưới phải là thiết bị có sẵn chứng nhận, hoặc do người có chuyên môn lắp.
Chào bạn, đây là Nhà Chế Tạo. Mình muốn tập này là tập bạn nhớ lâu nhất trong mảng điện tử. Không phải vì nó hay, mà vì một sai lầm với nguồn điện có thể không cho bạn cơ hội sửa. Mình sẽ nói về cách cấp điện đúng cho mạch nhỏ, và về cái ranh giới mà người làm đồ nên tôn trọng tuyệt đối.
Điện lưới: ranh giới không bước qua
Điện lưới trong nhà ở Việt Nam là hai trăm hai mươi vôn xoay chiều. Ở mức đó, dòng điện đi qua cơ thể có thể làm tim ngừng đập. Tay ướt, chân trần trên nền ẩm, làm nguy cơ tăng lên nhiều.
Người mới làm điện tử nên tự đặt cho mình một luật: mọi thứ mình tự làm chỉ nằm ở phía điện áp thấp. Nối với điện lưới là việc của bộ đổi nguồn có sẵn, có chứng nhận, cắm vào ổ điện như mọi thiết bị khác.
Nếu dự án cần đóng cắt một thiết bị chạy điện lưới, như máy bơm hay quạt hút, hãy dùng thiết bị đóng cắt thương mại có sẵn được điều khiển bằng tín hiệu thấp áp, hoặc nhờ thợ điện có chuyên môn lắp phần điện lưới trong hộp kín, có cầu chì, có tiếp đất, có thiết bị chống giật.
Tuyệt đối không tự chế bộ nguồn không biến áp lấy điện thẳng từ lưới, không mở bộ nguồn khi đang cắm điện, và không làm việc với điện lưới khi ở một mình.
Tụ điện cao áp: nguy hiểm cả khi đã rút điện
Tụ điện giữ điện tích như một cái bình chứa. Trong các bộ nguồn, lò vi sóng, đèn chớp máy ảnh, màn hình cũ, có những tụ điện được nạp tới điện áp rất cao và có thể giữ điện rất lâu sau khi đã rút phích.
Tụ trong lò vi sóng đặc biệt nguy hiểm, cùng với biến áp cao thế bên trong. Đây là những thiết bị mà người làm đồ nghiệp dư không nên mở ra, kể cả để lấy linh kiện.
Với những mạch nguồn nhỏ tự làm ở mức thấp áp, tụ điện lớn vẫn có thể phóng ra dòng mạnh gây tia lửa, làm chảy đầu tua vít, bắn kim loại nóng. Tập thói quen xả tụ đúng cách qua điện trở trước khi làm việc với mạch có tụ lớn.
Nếu bạn không chắc một tụ điện đã xả hết chưa, hãy coi như nó vẫn còn điện.
Chọn nguồn thấp áp: điện áp đúng, dòng đủ
Mỗi linh kiện cần một điện áp nhất định. Vi điều khiển có thể cần năm vôn hoặc ba phẩy ba vôn. Động cơ nhỏ, dải LED có thể cần mười hai vôn. Đọc thông số trước khi cắm.
Dòng điện là thứ người mới hay tính thiếu. Bộ nguồn ghi một ampe nghĩa là nó cấp được tối đa khoảng một ampe. Nếu động cơ khi khởi động kéo nhiều hơn, điện áp sụt xuống, vi điều khiển khởi động lại, và mạch chạy thất thường.
Cộng dòng của mọi thứ trong mạch, lấy thêm một khoản dự phòng, rồi chọn nguồn có dòng định mức lớn hơn con số đó. Với động cơ, lấy dòng lúc kẹt hoặc khởi động làm cơ sở, không lấy dòng lúc chạy nhẹ.
Khi một nguồn cần cấp cho nhiều mức điện áp, dùng mạch hạ áp. Mạch hạ áp kiểu tuyến tính đơn giản nhưng biến phần điện áp thừa thành nhiệt; hạ nhiều thì nóng nhiều. Mạch hạ áp kiểu chuyển mạch hiệu suất cao hơn, ít nóng hơn, phù hợp khi chênh lệch lớn.
Tách nguồn động cơ và nối đất chung
Động cơ, rơ le, cuộn dây là những tải ồn ào về điện. Khi chúng bật tắt, dòng tăng giảm đột ngột làm nguồn dao động, gây nhiễu cho vi điều khiển và cảm biến.
Cách làm phổ biến là dùng nguồn riêng cho động cơ và nguồn riêng, hoặc ít nhất một nhánh lọc riêng, cho vi điều khiển. Đặt tụ lọc gần động cơ và gần chân nguồn vi điều khiển.
Nhưng dù tách nguồn, cực âm của các nguồn thường phải nối chung với nhau, gọi là nối đất chung. Nếu không, tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển sang mạch động cơ không có mốc so sánh, và mạch không chạy hoặc chạy sai.
Mỗi nguồn nên có cầu chì hoặc bảo vệ quá dòng phù hợp. Khi có sự cố chập mạch, cầu chì đứt là bạn mất một cái cầu chì, thay vì mất cả mạch hoặc gây cháy.
Pin và nguồn di động
Pin kiềm thông thường an toàn và dễ dùng cho mạch tiêu thụ ít. Pin sạc niken, pin sạc lithium cho dòng lớn hơn nhưng cần mạch sạc và bảo vệ phù hợp.
Pin lithium có năng lượng lớn trong một khối nhỏ, và khi hỏng có thể cháy dữ dội. Mình dành riêng một tập cho chúng. Ở đây chỉ nhắc: dùng pin có mạch bảo vệ, sạc bằng bộ sạc đúng loại, và không bao giờ nối tắt hai cực.
Sạc dự phòng điện thoại là nguồn năm vôn tiện lợi và khá an toàn cho dự án nhỏ, vì đã có sẵn mạch bảo vệ. Lưu ý nhiều loại tự tắt khi dòng tiêu thụ quá nhỏ.
Dù nguồn gì, luôn có công tắc tắt nguồn dễ với tới, và thói quen rút nguồn trước khi sửa mạch.
Câu hỏi thường gặp
Dùng cục sạc điện thoại cấp nguồn cho vi điều khiển có được không?
Được, với cục sạc có chứng nhận và dự án tiêu thụ trong khả năng của nó. Cục sạc rẻ không rõ nguồn gốc có thể có điện áp dao động hoặc cách ly kém với điện lưới, không nên dùng.
Vì sao vi điều khiển tự khởi động lại khi động cơ chạy?
Thường do nguồn không đủ dòng, điện áp sụt khi động cơ khởi động. Hoặc do nhiễu từ động cơ. Dùng nguồn mạnh hơn, tách nguồn động cơ, thêm tụ lọc và nối đất chung đúng cách.
Có nên tự sửa bộ nguồn máy tính hay bộ đổi nguồn hỏng không?
Người mới không nên. Bên trong có phần điện lưới và tụ điện cao áp giữ điện sau khi rút phích. Thay bộ nguồn mới có chứng nhận an toàn hơn nhiều.
Cầu chì nên chọn bao nhiêu ampe?
Chọn lớn hơn dòng làm việc bình thường một chút để không đứt oan, nhưng nhỏ hơn mức dây dẫn và linh kiện chịu được. Tải có dòng khởi động lớn như động cơ cần loại cầu chì chịu được xung ngắn. Tham khảo thông số của thiết bị.
Điện áp một chiều mười hai vôn có nguy hiểm không?
Mức điện áp này thường không gây giật nguy hiểm qua da khô, nhưng pin và nguồn mười hai vôn dòng lớn có thể gây chập, nung đỏ dây, gây cháy. Vẫn cần cầu chì, dây đủ cỡ và cách điện tốt.
