Ne555 схема мощного регулятора оборотов. ШИМ регулятор оборотов двигателя: схемы, принцип работы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое ШИМ регулятор оборотов двигателя. Как работает широтно-импульсная модуляция для управления скоростью мотора. Какие схемы ШИМ регуляторов бывают. Где применяются регуляторы на основе ШИМ.

Содержание

Принцип работы ШИМ регулятора оборотов двигателя

ШИМ регулятор оборотов двигателя работает по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Суть метода заключается в следующем:

На двигатель подаются короткие импульсы напряжения высокой частоты (обычно от 1 кГц до 20 кГц)
Изменяя соотношение длительности импульса и паузы (скважность), регулируется среднее значение напряжения на двигателе
Чем больше длительность импульса относительно паузы, тем выше среднее напряжение и обороты двигателя
При 100% заполнении (постоянное напряжение) двигатель работает на максимальных оборотах

Таким образом, с помощью ШИМ можно плавно регулировать обороты двигателя от нуля до максимума. При этом КПД такого способа регулирования близок к 100%, в отличие от резисторного метода.

Основные схемы ШИМ регуляторов оборотов

Рассмотрим наиболее распространенные схемы ШИМ регуляторов оборотов двигателя постоянного тока:

1. ШИМ регулятор на микросхеме NE555

Это самая простая и популярная схема ШИМ регулятора. Основные компоненты:

Таймер NE555 — генератор ШИМ сигнала
Полевой транзистор (например, IRF540) — ключевой элемент
Переменный резистор — для регулировки скважности

Преимущества: простота, низкая стоимость. Недостатки: нет защиты, ограниченная мощность.

2. ШИМ регулятор на микроконтроллере

Более современное решение на базе микроконтроллера (например, ATmega328):

Микроконтроллер генерирует ШИМ сигнал программно
Драйвер MOSFET (например, IR2104) управляет силовыми транзисторами
Силовые MOSFET транзисторы коммутируют ток двигателя

Преимущества: гибкость настройки, возможность реализации сложных алгоритмов управления. Недостатки: сложнее в реализации.

3. ШИМ регулятор с обратной связью по току

Схема дополнена цепью обратной связи по току двигателя:

Шунт измеряет ток двигателя
Операционный усилитель усиливает сигнал с шунта
Компаратор сравнивает измеренный ток с заданным значением
При превышении тока ШИМ сигнал блокируется

Преимущества: защита от перегрузки, стабилизация момента. Недостатки: более сложная схема.

Где применяются ШИМ регуляторы оборотов двигателя?

ШИМ регуляторы оборотов двигателя широко используются в различных областях:

Электроинструменты (дрели, шуруповерты, лобзики)
Электротранспорт (электровелосипеды, электросамокаты)
Моделизм (радиоуправляемые модели)
Бытовая техника (пылесосы, вентиляторы, миксеры)

Промышленные приводы и станки

Везде, где требуется плавная регулировка оборотов электродвигателя постоянного тока, ШИМ регуляторы являются оптимальным решением.

Преимущества и недостатки ШИМ регуляторов оборотов

Рассмотрим основные плюсы и минусы использования ШИМ регуляторов для управления оборотами двигателей:

Преимущества:

Высокий КПД (близкий к 100%)
Плавная регулировка во всем диапазоне оборотов
Небольшие габариты и масса
Низкое тепловыделение
Возможность точного управления

Недостатки:

Создание электромагнитных помех
Необходимость фильтрации питания
Возможный акустический шум двигателя
Сложнее в реализации, чем простой резистор

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества ШИМ регуляторов оборотов делают их оптимальным выбором для большинства применений.

Как выбрать ШИМ регулятор оборотов?

При выборе ШИМ регулятора оборотов двигателя необходимо учитывать следующие параметры:

Рабочее напряжение — должно соответствовать напряжению питания двигателя
Максимальный ток — не менее максимального тока двигателя
Частота ШИМ — обычно 1-20 кГц, выше частота — меньше пульсации
Наличие защиты от перегрузки, КЗ, перегрева
Способ управления — ручка, кнопки, внешний сигнал
Габариты и способ монтажа

Важно правильно рассчитать необходимую мощность регулятора с запасом 20-30% от номинальной мощности двигателя.

Настройка и подключение ШИМ регулятора оборотов

Процесс подключения и настройки типового ШИМ регулятора оборотов включает следующие шаги:

Подключение питания регулятора (соблюдая полярность)
Подключение двигателя к выходным клеммам регулятора
Настройка минимальных и максимальных оборотов (при наличии)
Настройка частоты ШИМ (если регулируется)
Проверка работы на холостом ходу

Проверка работы под нагрузкой

При настройке важно не превышать допустимые параметры регулятора и двигателя. Рекомендуется изучить инструкцию к конкретной модели регулятора.

Самостоятельная сборка ШИМ регулятора оборотов

Для радиолюбителей возможна самостоятельная сборка простого ШИМ регулятора оборотов. Рассмотрим основные этапы:

Выбор схемы (например, на NE555)
Подбор и закупка компонентов
Изготовление печатной платы
Монтаж компонентов
Настройка и проверка работоспособности

Важно соблюдать меры безопасности при работе с электричеством и использовать качественные компоненты. Начинающим лучше начать с готовых наборов для сборки.

Регулировка оборотов 12 вольтового двигателя

Шим регулятор оборотов двигателя

Двигатель подключен к полевому транзистору VT1, который управляется ШИМ мультивибратором, построенным на популярном таймере NE555. Из-за применения таймера NE555 схема регулирования оборотов получилась достаточно простой.

Как уже было сказано выше, шим регулятор оборотов двигателя выполнен с помощью простого генератора импульсов вырабатываемого нестабильным мультивибратором с частотой 50 Гц выполненного на таймере NE555. Сигналы с выхода мультивибратора обеспечивают смещение на затворе MOSFET транзистора.

Длительность положительного импульса можно регулировать переменным резистором R2. Чем больше ширина положительного импульса поступающего на затвор MOSFET транзистора, тем больше мощность поступает на двигатель постоянного тока. И наоборот чем уже ширина его, тем меньше мощности передается и как следствие понижаются обороты двигателя. Данная схема может работать от источника питания в 12 вольт.

Характеристики транзистора VT1 ( BUZ11):

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Читать также: Единица измерения удельной емкости

Принципиальная электрическая схема

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.
Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Двухканальный регулятор для мотора

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

Конструкция устройства

Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).

Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.

Читать также: Как правильно брить голову станком

Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

Материалы и детали

Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

Процесс сборки

После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».

Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Схема регулятора основанного на широтно-импульсной модуляции или просто ШИМ, может быть использована для изменения оборотов двигателя постоянного тока на 12 вольт. Регулирование частоты вращения вала при помощи ШИМ дает большую производительность, чем при использовании простого изменения постоянного напряжения подаваемого на двигатель.

Схема номер 1

Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 500 миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 – 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор. К слову, светодиод здесь это не только «светлячок» сигнализирующий о наличии выходного напряжения. При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

КТ829 – мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Слева снятые электронные компоненты, справа приготовленные им на замену. Разница по количеству в два наименования, а по качеству схем, бывшей и той, что решено было собрать, она несопоставима. Напрашивается вопрос – «Стоит ли собирать схему с ограниченными возможностями, когда существует более продвинутый вариант «за те же деньги», в прямом и переносном смысле этого изречения?»

Схема регулятора оборотов шуруповерта 12в

Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ – регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.

Все, кто когда – либо пользовался аккумуляторным шуруповертом, наверняка слышали писк, исходящий изнутри. Это свистят обмотки двигателя под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.

Другим способом регулировать обороты двигателя, подключенного к аккумулятору, просто неприлично, хотя вполне возможно. Например, просто последовательно с двигателем подключить мощный реостат, или использовать регулируемый линейный стабилизатор напряжения с большим радиатором.

Вариант ШИМ – регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.

Схема достаточно проста и базируется все на мультивибраторе, правда переделанном в генератор импульсов с регулируемой скважностью, которая зависит от соотношения скорости заряда и разряда конденсатора C1.

Заряд конденсатора происходит по цепи: +12V, R1, D1, левая часть резистора P1, C1, GND. А разряжается конденсатор по цепи: верхняя обкладка C1, правая часть резистора P1, диод D2, вывод 7 таймера, нижняя обкладка C1. Вращением движка резистора P1 можно изменять соотношение сопротивлений его левой и правой части, а следовательно время заряда и разряда конденсатора C1, и как следствие скважность импульсов.

Рисунок 1. Схема ШИМ – регулятора на таймере 555

Схема эта настолько популярна, что выпускается уже в виде набора, что и показано на последующих рисунках.

Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ – регулятора.

Здесь же показаны временные диаграммы, но, к сожалению, не показаны номиналы деталей. Их можно подсмотреть на рисунке 1, для чего он, собственно, здесь и показан. Вместо биполярного транзистора TR1 без переделки схемы можно применить мощный полевой, что позволит увеличить мощность нагрузки.

Кстати, на этой схеме появился еще один элемент – диод D4. Его назначение в том, чтобы предотвратить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку – двигатель. Тем самым достигается стабилизация работы частоты ШИМ.

Кстати, с помощью подобных схем можно управлять не только оборотами двигателя постоянного тока, но и просто активной нагрузкой – лампой накаливания или каким-либо нагревательным элементом.

Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ – регулятора.

Если приложить немного труда, то вполне возможно такую воссоздать, используя одну из программ для рисования печатных плат. Хотя, учитывая немногочисленность деталей, один экземпляр будет проще собрать навесным монтажом.

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ – регулятора.

Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.

Вот тут, возможно, кто-то задаст вопрос: «Нагрузка в этих регуляторах подключена между +12В и коллектором выходного транзистора. А как быть, например, в автомобиле, ведь там все уже подключено к массе, корпусу, автомобиля?»

Да, против массы не попрешь, тут можно только рекомендовать переместить транзисторный ключ в разрыв «плюсового» провода. Возможный вариант подобной схемы показан на рисунке 5.

На рисунке 6 показан отдельно выходной каскад на транзисторе MOSFET. Сток транзистора подключен к +12В аккумулятора, затвор просто «висит» в воздухе (что не рекомендуется), в цепь истока включена нагрузка, в нашем случае лампочка. Такой рисунок показан просто для объяснения, как работает MOSFET транзистор.

Для того, чтобы MOSFET транзистор открыть, достаточно относительно истока подать на затвор положительное напряжение. В этом случае лампочка зажжется в полный накал и будет светить до тех пор, пока транзистор не будет закрыт.

На этом рисунке проще всего закрыть транзистор, замкнув накоротко затвор с истоком. И такое вот замыкание вручную для проверки транзистора вполне пригодно, но в реальной схеме, тем более импульсной придется добавить еще несколько деталей, как показано на рисунке 5.

Как было сказано выше, для открывания MOSFET транзистора необходим дополнительный источник напряжения. В нашей схеме его роль выполняет конденсатор C1, который заряжается по цепи +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Чтобы открыть транзистор VT1, на его затвор необходимо подать положительное напряжение от заряженного конденсатора C2. Совершенно очевидно, что это произойдет только при открытом транзисторе VT2. А это возможно лишь в том случае, если закрыт транзистор оптрона OP1. Тогда положительное напряжение с плюсовой обкладки конденсатора C2 через резисторы R4 и R1 откроет транзистор VT2.

В этот момент входной сигнал ШИМ должен иметь низкий уровень и шунтировать светодиод оптрона (такое включение светодиодов часто называют инверсным), следовательно, светодиод оптрона погашен, а транзистор закрыт.

Чтобы закрыть выходной транзистор, надо соединить его затвор с истоком. В нашей схеме это произойдет, когда откроется транзистор VT3, а для этого требуется, чтобы был открыт выходной транзистор оптрона OP1.

Сигнал ШИМ в это время имеет высокий уровень, поэтому светодиод не шунтируется и излучает положенные ему инфракрасные лучи, транзистор оптрона OP1 открыт, что в результате приводит к отключению нагрузки – лампочки.

Как один из вариантов применения подобной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В этом случае автомобилисты претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала. Чаще всего эти конструкции на микроконтроллере, в интернете их полно, но проще сделать на таймере NE555.

ШИМ-регулятор оборотов для шуруповёрта БОШ 18 Вольт

Читайте так же

Создатель: Радио Любитель

Читайте так же

Плата, схема.
Мяукнула кнопка на рабочем шурупике, вскрытие показало, что мотор живой, кнопка тоже живая совместно со интегрированным сопротивлением. Однако сам ШИМ умер в неравной борьбе с нескончаемыми нагрузками на шуруповёрт. Но что самое увлекательное, силовые транзисторы остались ЦЕЛЫЕ, а ШИМ отошёл в мир другой. Так как схемы отыскать не удалось и плата с Обоестороннем расположением массы СМД деталей была обильно пролита лаком с обоих сторон, то шансов на реанимацию я не увидел. А воспользоваться шуруповёртом без регулировки оборотов как то не совсем комфортно. Вспомнил о простом ШИМ регуляторе для жигулёвской печки на 40 Вт не без помощи ножика, ратфиля и некий мамы присобачил всё это хозяйство к Германцу.
И труды не прошли зря. РАБОТАЕТ.
С маленьким писком на малой скорости пришлось смириться, если повысить частоту работы ШИМа писка не слышно, однако начинает под критической нагрузкой нагреваться транзистор. Пошёл на компромис. маленькой писк в угоду термическому режиму транзистора. И долговечности работы схемы.

Теги youtube: #заменашимавшуруповёрте #Самодельныйшимвшурупик #ШимдляшуруповёртаBOSCH #Самодельныйрегулятороборотовшуруповёрта #Шимнатаймередляшуруповёрта #.

Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными – ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная – она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.

Схема ШИМ регулятора

Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.

Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.

Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:

А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 – 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.

Работа ШИМ регулятора

Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума – открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю – система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.

Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда – меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.

Рекомендации по сборке и настройке

Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно.

Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел – подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.

Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА

Зарядное устройство SPARK-3 предназначено для заряда аккумуляторов с напряжением 6 – 24 вольт током от 0,5 до 9,9 ампер до заданного напряжения или заданное время.

ШИМ регулятор оборотов: схема модуля управления мотором

ШИМ регулятор оборотов двигателя постоянного тока проще всего организовать с помощью ШИМ регулятора. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, в английском языке это называется PWM — Pulse Width Modulation. Теорию я подробно объяснять не буду, информации полно в интернете.

ШИМ регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока рассчитанного на напряжение 12 В

Своими словами — если у нас есть двигатель постоянного тока на 12 вольт — то мы можем регулировать обороты двигателя изменяя напряжение питания. Изменяя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты двигателя от нуля до максимальных. В случае с ШИМ регулятором мы будем изменять скважность импульсов от 0 до 100% и это будет эквивалентно изменению напряжения питания двигателя и соответственно будут изменятся обороты двигателя.

Рассмотрим первый ШИМ регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809, мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна.

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5A

В более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10A

Подключение ШИМ регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания (+) и (-), и две клеммы для подключения мотора (M+) и (M-).

[adsens]

Сделал еще ШИМ регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817. При превышении тока, который мы задаем подстроечником R12, срабатывает триггер-защелка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А с защитой

ШИМ регуляторы все работоспособны, проверил их работу с помощью двигателя от шуруповерта.

ШИМ регулятор оборотов

Источник: motor-r.info

Шим регулятор оборотов двигателя с обратной связью. ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема. Принцип работы ШИМ регулятора

Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.

ШИМ-регуляторы , речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.

На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов . Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.

Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.

На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555 . Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора ШИМ регулятора на таймере NE555 подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и собственно управляет электродвигателем М1.

Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.

Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя — R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении

ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.

Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б — КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.

Добрый вечер, друзья! Это первый мой в жизни обзор чего-либо, поэтому готов с радостью выслушать критику и советы.
Товар покупался за свои кровные. Подробности ниже.

К заказу этого регулятора, меня натолкнул уважаемого kirich . Поэтому, я сначала заказал точно такой же ШИМ регулятор, но потом для разнообразия закал и героя сегодняшнего обзора.

Заказ был сделан 29 октября, а ко мне в подмосковную Лобню он добрался только 3 декабря. Товар был упакован в стандартный пакетик с пупырками и обильно обмотан поролоном:

Упаковка

В комплекте только сама плата управления и переменный резистор на 100 кОм, который подключается непосредственно к плате разъемом HU-3 с длиной проводов 19 см, что вполне удобно для монтажа.

Пропайка силовых дорожек мне показалась просто ужасной. Не думал, что наши азиатские друзья буду экономить на припое. Также видно множество следов неотмытого флюса. Возможно это я такой везунчик:

На гуру пайки я не претендую, поэтому решил исправить немного ситуацию. Думаю если бы кому-то пришла плата после моих рук, от китайцев не особо отличили:

Регулятор построен на таймере NE555P, поэтому я думаю не имеет смысла рассказывать про всю схему, да и боюсь пока не хватит для этого знаний =).

Рабочий диапазон напряжения 12-60 Вольт и максимальный ток 20 Ампер. Кстати на одном из фото виден плавкий предохранитель номиналом на 20 Ампер, что по идее должно спасать от превышения номинального тока.

А теперь проверим его в работе. В качестве питания буду использовать старый БП от ноутбука на 19 Вольт и 4.74 Ампера, а мотор от какого-то шуроповерта на 18 Вольт:

Видео самой работы. Прошу прощения за небольшую тряску, т.к. снимал на телефон, а штатива для этого дела не имею:

Покупать или нет — дело каждого. Я покупал его для мини сверлильного станка, который надеюсь начать собирать в наступающем году. Конечно, в сети полно схем на эту тематику, но мне пока как новичку захотелось готового решения.
Всем спасибо за внимание, жду Ваших замечаний!

Вместо котэ

Планирую купить +41 Добавить в избранное Обзор понравился +32 +72

Наиболее простой метод регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). Суть этого метода заключается в том, что напряжение питания подается на двигатель в виде импульсов. При этом частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться.

ШИМ сигнал характеризуется таким параметром как коэффициент заполнения или Duty cycle. Это величина обратная скважности и равна отношению длительности импульса к его периоду.

D = (t/T) * 100%

На рисунках ниже изображены ШИМ сигналы с различными коэффициентами заполнения.

При таком методе управления скорость вращения двигателя будет пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ сигнала.

Простейшая схема управления двигателем постоянного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ сигнал. Транзистор в данной схеме выполняет роль электронного ключа, коммутирующего один из выводов двигателя на землю. Транзистор открывается на момент длительности импульса.

Как будет вести себя двигатель в таком включении? Если частота ШИМ сигнала будет низкой (единицы Гц), то двигатель будет поворачиваться рывками. Это будет особенно заметно при маленьком коэффициенте заполнения ШИМ сигнала.

При частоте в сотни Гц мотор будет вращаться непрерывно и его скорость вращения будет изменяться пропорционально коэффициенту заполнения. Грубо говоря, двигатель будет «воспринимать» среднее значение подводимой к нему энергии.

Существует много схем для генерации ШИМ сигнала. Одна из самых простых — это схема на основе 555-го таймера. Она требует минимум компонентов, не нуждается в настройке и собирается за один час.

Напряжение питания схемы VCC может быть в диапазоне 5 — 16 Вольт. В качестве диодов VD1 — VD3 можно взять практически любые диоды.

Если интересно разобраться, как работает эта схема, нужно обратиться к блок схеме 555-го таймера. Таймер состоит из делителя напряжения, двух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.

Вывод питания (VCC) и сброса (Reset) у нас заведены на плюс питания, допустим, +5 В, а земляной (GND) на минус. Открытый коллектор транзистора (вывод DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается ШИМ сигнал. Вывод CONT не используется, к нему подключен конденсатор. Выводы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC цепочке, состоящей из переменного резистора, двух диодов и конденсатора. Средний вывод переменного резистора подключен к выводу OUT. Крайние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который вторым выводом подключен к земле. Благодаря такому включению диодов, конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.

В момент включения питания на выводе OUT низкий логический уровень, тогда на выводах THRES и TRIG, благодаря диоду VD2, тоже будет низкий уровень. Верхний компаратор переключит выход в ноль, а нижний в единицу. На выходе триггера установится нулевой уровень (потому что у него инвертор на выходе), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT установиться высокий уровень (потому что у него на инвертор на входе). Далее конденсатор С3 начнет заряжаться через диод VD1. Когда она зарядится до определенного уровня, нижний компаратор переключится в ноль, а затем верхний компаратор переключит выход в единицу. На выходе триггера установится единичный уровень, транзисторный ключ откроется, а на выводе OUT установится низкий уровень. Конденсатор C3 начнет разряжаться через диод VD2, до тех пор, пока полностью не разрядится и компараторы не переключат триггер в другое состояние. Далее цикл будет повторяться.

Приблизительную частоту ШИМ сигнала, формируемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:

F = 1.44/(R1*C1), [Гц]

где R1 в омах, C1 в фарадах.

При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:

F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.

Объединим две представленные выше схемы, и мы получим простую схему регулятора оборотов двигателя постоянного тока, которую можно применить для управления оборотами двигателя игрушки, робота, микродрели и т.д.

VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1.

Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный n-p-n транзистор, транзистор дарлингтона, оптореле соответствующей мощности.

С аналоговым интегральным таймером SE555/NE555 (КР1006), выпускаемым компанией Signetics Corporation с далекого 1971 года прекрасно знакомо большинство советских и зарубежных радиолюбителей. Трудно перечислить, для каких только целей не использовалась эта недорогая, но многофункциональная микросхема за почти полувековой период своего существования. Однако, даже несмотря на быстрое развитие электронной промышленности в последние годы, она по-прежнему продолжает пользоваться популярностью и выпускается в значительных объемах.
Предлагаемая Jericho Uno простенькая схемка автомобильного ШИМ-регулятора – не профессиональная, полностью отлаженная разработка, отличающаяся своей безопасностью и надежностью. Это всего лишь небольшой дешевый эксперимент, собранный на доступных бюджетных деталях и вполне удовлетворяющий минимальным требованиям. Поэтому его разработчик не берет на себя ответственности за все то, что может произойти с вашим оборудованием при эксплуатации смоделированной схемы.

Схема ШИМ регулятор на NE555

Для создания ШИМ-устройства вам понадобится:

электропаяльник;
микросхема NE555;
переменный резистор на 100 кОм;
резисторы на 47 Ом и 1 кОм по 0,5W;
конденсатор на 0,1 мкФ;
два диода 1N4148 (КД522Б).

Пошаговая сборка аналоговой схемы

Построение цепи начинаем с установки перемычек на микросхему. Используя паяльник, замыкаем между собой следующие контакты таймера: 2 и 6, 4 и 8.

Дальше, руководствуясь направлением движения электронов, распаиваем на переменном резисторе «плечи» диодного моста (проход тока в одну сторону). Номиналы диодов подобраны из имеющихся в наличие, недорогих. Можно заменить их любыми другими – это практически не повлияет на работу схемы.

Во избежание короткого замыкания и перегорания микросхемы при выкручивании переменного резистора в крайнее положение, ставим по питанию шунтирующее сопротивление в 1 кОм (контакты 7-8).

Поскольку NE555 выступает в роли генератора пилы, для получения схемы с заданной частотой, длительностью импульса и паузой, осталось подобрать резистор и конденсатор. Неслышных 18 кГц нам даст конденсатор 4,7 нФ, но такое малое значение емкости вызовет перекос плеч при работе микросхемы. Ставим оптимальную в 0,1 мкФ (контакты 1-2).

Избежать противного «пищания» схемы и подтянуть выход к высокому уровню можно чем-то низкоомным, например резистором 47-51 Ом.

Осталось подключить питание и нагрузку. Схема рассчитана на входное напряжение бортовой сети автомобиля 12V постоянного тока, но для наглядной демонстрации вполне запустится и от 9V батареи. Подключаем ее на вход микросхемы, соблюдая полярность (плюс на 8 ножку, минус на 1 ножку).

Осталось разобраться с нагрузкой. Как видно из графика, при понижении переменным резистором выходного напряжения до 6V пила на выходе (ножки 1-3) сохранилась, то есть NE555 в данной схеме и генератор пилы и компаратор одновременно. Ваш таймер работает в а-стабильном режиме и имеет коэффициент заполнения меньше 50%.

Модуль выдерживает 6-9 А проходного постоянного тока, так что при минимальных потерях можно подключить к нему как светодиодную полосу в автомобиле, так и маломощный двигатель, который и дым развеет и лицо в жару обдует. Примерно так:

Или так:

Принцип работы ШИМ регулятора

Работа ШИМ регулятора достаточно проста. Таймер NE555 отслеживает напряжение на емкости С. При ее заряде до достижения максимума (полный заряд) происходит открывание внутреннего транзистора и появлению логического нуля на выходе. Далее емкость разряжается, что приводит к закрытию транзистора и приходу к выходу логической единицы. При полном разряде емкости происходит переключение системы и все повторяется. В момент заряда ток идет по одному плечу, а при разряде – по-другому. Переменным резистором мы меняем соотношение сопротивления плеч, автоматически понижая либо увеличивая напряжение на выходе. В схеме наблюдается частичное отклонение частоты, но в слышимый диапазон она не попадает.

Смотирте видео работы ШИМ регулятора

При использовании электродвигателя в различных устройствах и инструментах неизменно возникает необходимость регулировки скорости вращения вала.

Самостоятельно сделать регулятор оборотов электродвигателя не составит труда. Нужно лишь подыскать качественную схему, устройство которой полностью бы подходило к особенностям и типу конкретного электрического двигателя.

Использование частотных преобразователей

Для регулировки оборотов электрического двигателя, работающего от сети с напряжением в 220 и 380 Вольт, могут использоваться частотные преобразователи. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют благодаря изменению частоты и амплитуды сигнала плавно регулировать частоту вращения электродвигателя.

В основе таких преобразователей лежат мощные полупроводниковые транзисторы с широкоимпульсными модуляторами.

Преобразователи с помощью соответствующего блока управления на микроконтроллере позволяют плавно изменять показатель оборотов двигателя.

Высокотехнологичные преобразователи частоты используются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют сразу несколько степеней защиты , в том числе по нагрузке, показателю тока напряжения и другим характеристикам. Отдельные модели питаются от электросети с однофазным напряжением в 220 Вольт и могут переделывать напряжение в трехфазные 380 Вольт. Использование таких преобразователей позволяет в домашних условиях использовать асинхронные электрические двигатели без применения сложных схем подключения.

Применение электронных регуляторов

Использование мощных асинхронных двигателей невозможно без применения соответствующих регуляторов оборотов. Такие преобразователи используются для следующих целей:

Используемая частотными преобразователями схема работы аналогична у большинства бытовых приборов. Похожие устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, питании ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп, а также в мониторах и жидкокристаллических телевизорах.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор оборотов электродвигателя 220 В будет достаточно просто.

Принцип работы устройства

Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя отличается простотой, поэтому, изучив технические моменты, вполне по силам выполнить их самостоятельно. Конструктивно выделяют несколько основных компонентов, из которых состоят регуляторы вращения:

Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальными показателями мощности при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощность у двигателя возрастает до максимума, что приводит к существенной нагрузке на привод и его быстрому выходу из строя.

При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву привода, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя имеется возможность плавно разгонять двигатель, что предупреждает перегрев и другие проблемы с агрегатом. Электромотор может при использовании частотного преобразователя запускаться на частоте оборотов 1000 в минуту, а в последующем обеспечивается плавный разгон, когда каждые 10 секунд прибавляется 100−200 оборотов двигателя.

Изготовление самодельных реле

Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:

Проволочные резисторы.
Переключатель на несколько положений.
Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.

Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

Используемые сегодня шин-транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения частотой в 150 Герц.
Операционные усилители используются в роли компаратора.
Изменение скорости вращения осуществляется за счёт наличия переменного резистора, управляющего длительностью импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.

Внедрение автоматических систем управления

Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.

В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров , которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.

Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ

Регулятор для двигателя переменного тока

На основе мощного симистора BT138-600, можно собрать схему регулятора скорости вращения двигателя переменного тока. Эта схема предназначена для регулирования скорости вращения электродвигателей сверлильных машин, вентиляторов, пылесосов, болгарок и др. Скорость двигателя можно регулировать путем изменения сопротивления потенциометра P1. Параметр P1 определяет фазу запускающего импульса, который открывает симистор. Схема также выполняет функцию стабилизации, которая поддерживает скорость двигателя даже при большой его нагрузке.

Принципиальная схема регулятора электромотора переменного питания

Например, когда мотор сверлильного станка тормозит из-за повышенного сопротивления металла, ЭДС двигателя также уменьшается. Это приводит к увеличению напряжения в R2-P1 и C3 вызывая более продолжительное открывание симистора, и скорость соответственно увеличивается.

Регулятор для двигателя постоянного тока

Наиболее простой и популярный метод регулировки скорости вращения электродвигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). При этом напряжение питания подается на мотор в виде импульсов. Частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться — так меняется и скорость (мощность).

Для генерации ШИМ сигнала можно взять схему на основе микросхемы NE555. Самая простая схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока показана на рисунке:

Принципиальная схема регулятора электромотора постоянного питания

Здесь VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1. Частоту ШИМ сигнала можно рассчитать по формуле:

F = 1.44/(R1*C1), [Гц]

где R1 в омах, C1 в фарадах.

При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:

F = 1.44/(50000*0.0000001) = 290 Гц.

Стоит отметить, что даже современные устройства, в том числе и высокой мощности управления, используют в своей основе именно такие схемы. Естественно с использованием более мощных элементов, выдерживающих большие токи.

Originally posted 2019-07-09 23:13:31. Republished by Blog Post Promoter

Шим на 555 таймере с плавным. Мощный шим регулятор

Недавно возникла надобность в регулировки зарядного тока в зарядном устройстве, ну и как полагается в таких случаях, я немного порывшись в интернете нашёл простенькую схему шим-регулятора на таймере 555 .

Данный шим регулятор хорошо подходит для регулировки:

Оборотов двигателя

Яркости свечения светодиодов

Регулировки тока в зарядном устройстве

Схема отлично работает в диапазоне до 16В без переделки. Полевой транзистор практически не греется в нагрузке до 7А, поэтому в радиаторе не нуждается.

В этой инструкции я покажу, как создать простой ШИМ регулятор (широтно-импульсную модуляцию) из чипа 555, таймера и некоторых других компонентов. Всё очень просто, и схема включения NE555 хорошо работает для контроля светодиодов, лампочек, сервомоторов или двигателей постоянного тока.

Мой ШИМ регулятор на 555 может лишь изменять коэффициент заполнения с 10% до 90%.

Шаг 1: Что такое ШИМ

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) сигнала или источника питания включает в себя модуляцию его рабочего цикла, чтобы либо передавать информацию по каналу связи, либо управлять посылаемой мощностью. Самый простой способ генерации сигнала ШИМ требует только пилообразного или треугольного сигнала (легко генерируемого с использованием простого осциллятора) и компаратора.

Когда значение опорного сигнала (зеленый синусоидальной волны на рисунке 2) больше, чем сигнал модуляции (синий), ШИМ сигнал (пурпурный) находится в высоком состоянии, в противном случае она находится в низком состоянии. Но в моем ШИМ я не буду использовать компаратор.

Шаг 2: Типы ШИМ

Существует три типа ШИМ:

Центр пульсации может быть зафиксирован в середине временного окна, и оба края импульса перемещаются для сжатия или расширения ширины.
Передняя кромка пульсации может удерживаться у передней кромки временного окна, а хвостовая кромка будет модулироваться.
Хвостовая кромка пульсации может быть зафиксирована, а передняя кромка будет модулироваться.

Три типа сигналов ШИМ (синий): модуляция передней кромки (верхняя строка), модуляция задней кромки (средняя строка) и пульсация в середине (обе кромки модулируются, нижняя строка). Зеленые линии — это пилообразные сигналы, используемые для генерации сигналов ШИМ с использованием метода пересечения.

Шаг 3: Как нам поможет ШИМ?

Питание:
Шим может использоваться для уменьшения общего количества энергии, подаваемой на LOAD, без потерь, обычно возникающих при ограничении источника питания резистивным средством. Это связано с тем, что средняя подаваемая мощность пропорциональна циклу модуляции.

При достаточно высокой скорости модуляции пассивные электронные фильтры могут использоваться для сглаживания последовательности импульсов и восстановления среднего аналогового сигнала.

Высокочастотные системы управления мощностью при помощи ШИМ легко реализуются с использованием полупроводниковых переключателей. Дискретные состояния включения/выключения модуляции используются для управления состоянием переключателя (переключателей), которые соответственно управляют напряжением. Основным преимуществом этой системы является то, что переключатели либо выключены и не имеют ток, либо включены и (в идеале) не имеют потерь напряжения вокруг них. Произведение тока и напряжение в любое заданное время определяет мощноость, рассеиваемую переключателем, таким образом (в идеале), мощность вообще не рассеивается.

На самом деле, полупроводниковые переключатели не являются идеальными, но на них все же возможно построить контроллеры высокой эффективности.

ШИМ также часто используется для управления подачи электроэнергии на другое устройство, например, при управлении скоростью электродвигателей, регулирования громкости аудиоусилителей класса D или регулировании яркости источников света и многих других приложений силовой электроники. Например, световые диммеры для домашнего использования используют определенный тип управления ШИМ.

Домашние световые диммеры обычно включают в себя электронные схемы, которые подавляют ток в определенных частях каждого цикла напряжения сети переменного тока. Регулировка яркости света, испускаемого источником света, — это просто вопрос настройки напряжения (или фазы) в цикле переменного тока, в котором диммер начинает подавать электрический ток на источник света (например, с помощью электронного переключателя, такого как симистор). В этом случае рабочий цикл ШИМ определяется частотой сетевого напряжения (50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны). Эти довольно простые типы диммеров могут эффективно использоваться с инертными (или относительно медленно реагирующими) источниками света, такими как лампы накаливания, например, для которых дополнительная модуляция в подаваемой электрической энергии, вызванная диммером, вызывает лишь незначительные дополнительные колебания в испускаемый свет.

Однако некоторые другие источники света, такие как светодиоды, очень быстро включаются и выключаются и, по-видимому, мерцают, если они поставляются с низким напряжением. Воспроизводимые эффекты мерцания от таких источников быстрого реагирования могут быть уменьшены за счет увеличения частоты ШИМ. Если флуктуации света достаточно быстры, зрительная система человека больше не может их фиксировать, и глаз воспринимает среднюю интенсивность времени без мерцания (см. Порог слияния фликкера).

Регулирование напряжения:
ШИМ также используется в эффективных регуляторах напряжения. Путем переключения напряжения на нагрузку с соответствующим рабочим циклом выход будет приближать напряжение на желаемом уровне. Шум переключения обычно фильтруется индуктором и конденсатором.

Один метод измеряет выходное напряжение. Когда он ниже желаемого напряжения, он включает переключатель. Когда выходное напряжение выше желаемого напряжения, оно отключает переключатель.

Регуляторы частоты вращения вентиляторов для компьютеров обычно используют ШИМ, так как она намного эффективнее по сравнению с потенциометром.

ШИМ иногда используется в синтезе звука, в частности в субтрактивном синтезе, поскольку она дает звуковой эффект, подобный хору или слегка расстроенным осцилляторам, которые играют вместе. (На самом деле PWM эквивалентна разности двух пилообразных волн.) Отношение между высоким и низким уровнем обычно модулируется низкочастотным генератором или LFO.

Популярным стал новый класс аудиоусилителей, основанный на принципе ШИМ. Называемые «усилители класса D», эти усилители создают эквивалент ШИМ аналогового входного сигнала, который подается на громкоговоритель через подходящую фильтрующую сеть для блокировки несущей и восстановления исходного аудиосигнала. Эти усилители характеризуются очень хорошими показателями эффективности (около 90%) и компактными размерами / малым весом для больших выходных мощностей.

Исторически сложилось, что грубая форма ШИМ используется для воспроизведения цифрового звука PCM на динамике ПК, который способен воспроизводить только два уровня звука. Тщательно определяя длительность импульсов и полагаясь на физические свойства фильтрации динамика (ограниченный частотный отклик, самоиндуктивность и т. д.), можно получить приблизительное воспроизведение образцов моно PCM, хотя и при очень низком качестве, и с очень разными результатами между реализациями.

В более поздние времена был введен метод цифрового кодирования прямого потока Digital Stream, который использует обобщенную форму широтно-импульсной модуляции, называемую модуляцией плотности импульса, при достаточно высокой частоте дискретизации (как правило, порядка МГц) для покрытия всех акустических частот с достаточной точностью. Этот метод используется в формате SACD, а воспроизведение кодированного аудиосигнала по существу аналогично методу, используемому в усилителях класса D.

Динамик: Используя ШИМ, можно модулировать дугу (плазму), и если она находится в диапазоне слуха, ее можно использовать в качестве динамика. Такой динамик используется в звуковой системе Hi-Fi в качестве высокочастотного динамика.

Круто, не так ли?

Шаг 4: Необходимые компоненты

Это простая схема с одним чипом, поэтому вам не понадобится много компонентов

NE555, LM555 или 7555 (cmos)
Рекомендую использовать два диода 1n4148, но подойдут и диоды серии 1n40xx
Потенциометр 100К
Зеленый конденсатор 100nf
Керамический конденсатор 220pf
Печатная плата
Полупроводниковый транзистор

Шаг 5: Построение устройства

Просто следуйте диаграмме и поместите все детали на макет. Проверьте дважды расположение каждого компонента перед тем, как включить устройство. Если вы хотите эффективно управлять и контролировать яркость источника света или двигатель, вы можете поставить на его выход только силовой транзистор, но если вы хотите лишь управлять источником света или двигателем, тогда рекомендуется поставить ёмкий конденсатор, например, 2200uf. Если поставить этот конденсатор и включить мотор на нагрузке в 40%, то двигатель будет на 60% эффективнее на той же скорости и крутящем моменте.

Здесь есть два видео, на которых показано, как работает моя ШИМ. На первом вы можете видеть, что вентилятор начинает вращаться на 90% рабочем цикле. На втором вы можете видеть, что светодиоды мигают, а вентилятор работает на 80%.

Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ — регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.

Все, кто когда — либо пользовался аккумуляторным шуруповертом, наверняка слышали писк, исходящий изнутри. Это свистят обмотки двигателя под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.

Вариант ШИМ — регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема ШИМ — регулятора на таймере 555

Схема эта настолько популярна, что выпускается уже в виде набора, что и показано на последующих рисунках.

Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ — регулятора.

Кстати, на этой схеме появился еще один элемент — диод D4. Его назначение в том, чтобы предотвратить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку — двигатель. Тем самым достигается стабилизация работы частоты ШИМ.

Кстати, с помощью подобных схем можно управлять не только оборотами двигателя постоянного тока, но и просто активной нагрузкой — лампой накаливания или каким-либо нагревательным элементом.

Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ — регулятора.

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ — регулятора.

Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555

Еще одно применение интегральный таймер 555 нашел в трехфазных инверторах, или как их чаще называют частотно — регулируемых приводах. Основное назначение «частотников» — это регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. В литературе и в интернете можно найти немало схем самодельных частотных приводов, интерес к которым не пропадает до настоящего времени.

В целом идея такова. Выпрямленное сетевое напряжение с помощью контроллера преобразуется в трехфазное, как в промышленной сети. Но частота этого напряжения может меняться под воздействием контроллера. Способы изменения различны, — просто от ручного управления до регулирования системой автоматики.

Блок схема трехфазного инвертора показана на рисунке 1. Точками A,B,C показаны три фазы, к которым подключается асинхронный двигатель. Эти фазы получаются при коммутации транзисторных ключей, в качестве которых на этом рисунке показаны специальные транзисторы IGBT.

Рисунок 1. Блок схема трехфазного инвертора

Между устройством управления (контроллером) и силовыми ключами установлены драйверы силовых ключей инвертора. В качестве драйверов используются специализированные микросхемы типа IR2130, позволяющие подключить к контроллеру сразу все шесть ключей,- три верхних и три нижних, а кроме этого еще обеспечивает целый комплекс защит. Все подробности об этой микросхеме можно узнать в Data Sheet.

И все бы хорошо, но для домашних опытов такая микросхема слишком дорогая. И тут на помощь опять приходит наш старый знакомый интегральный таймер 555, он же КР1006ВИ1. Схема одного плеча трехфазного моста показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555

В качестве драйверов верхних и нижних ключей силовых транзисторов используются КР1006ВИ1, работающие в режиме триггера Шмитта. При использовании таймера в таком режиме достаточно просто получить импульсный ток открывания затвора не менее 200мА, что обеспечивает быстрое переключение выходных транзисторов.

Транзисторы нижних ключей соединены непосредственно с общим проводом контроллера, поэтому никаких трудностей в управлении драйверами не возникает, — нижние драйверы управляются непосредственно от контроллера логическими сигналами.

Несколько сложнее обстоит дело с верхними ключами. Прежде всего, следует обратить внимание на то, как осуществляется питание драйверов верхних ключей. Такой способ питания называется «бустрепным». Смысл его в следующем. Питание микросхемы DA1 осуществляется от конденсатора C1. А вот каким образом он может зарядиться?

Когда откроется транзистор VT2 минусовая обкладка конденсатора C1 практически связана с общим проводом. В это время конденсатор C1 заряжается от источника питания через диод VD1 до напряжения +12В. Когда транзистор VT2 закроется, будет закрыт и диод VD1, но запаса энергии в конденсаторе C1 достаточно для срабатывания микросхемы DA1 в следующем цикле. Для осуществления гальванической развязки от контролера и между собой управление верхними ключами приходится осуществлять через оптрон U1.

Такой способ питания позволяет избавиться от усложнения блока питания, обойтись всего одним напряжением. В противном случае потребовались бы три изолированных обмотки на трансформаторе, три выпрямителя и три стабилизатора. Более подробно с таким способом питания можно ознакомиться в описаниях специализированных микросхем.

Борис Аладышкин, http://electrik.info

Очередное электронное устройство широкого применения.
Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А.

Прислали в стандартном мягком конверте

Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.

Внутри плата и снятая ручка регулятора

Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.

Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.

В собранном виде выглядит примерно так

Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм

Принципиальная электрическая схема устройства

Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности.
При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери.
Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора.
С микросхемы ШИМ контроллера маркировка зачем-то старательно затёрта, хотя нетрудно догадаться, что стоит аналог NE555:)
Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100%
Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен…
Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику. Защита от КЗ отсутствует.
На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой.
Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции.
Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А).
Если снизить частоту ШИМ, вытянут все заявленные 40А. Жаль проверить не смогу…

Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки несложных схем. Если сразу же после сборки схема начинает подавать признаки жизни, — мигать, пищать, щелкать или разговаривать, то путь в радиолюбительство почти открыт. Насчет «разговаривать», скорее всего, получится не сразу, для этого придется прочитать немало книг, спаять и наладить некоторое количество схем, может быть, сжечь большую или маленькую кучу деталей (лучше маленькую).

А вот мигалки и пищалки получаются практически у всех и сразу. И лучшего элемента, чем найти для этих опытов, просто не удастся. Для начала рассмотрим схемы генераторов, но перед этим обратимся к фирменной документации — DATA SHEET. Прежде всего, обратим внимание на графическое начертание таймера, которое показано на рисунке 1.

А на рисунке 2 показано изображение таймера из отечественного справочника. Здесь оно приведено просто для возможности сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же «наша» функциональная схема показана более подробно и понятно.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Одновибратор на базе 555

На рисунке 3 изображена схема одновибратора. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам он вырабатывать колебания не может. Ему требуется посторонняя помощь, пусть даже небольшая.

Рисунок 3. Схема одновибратора

Логика действия одновибратора достаточно проста. На вход запуска 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если подставить в формулу R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.

А на рисунке 4 показано, как сформировать запускающий импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть полупроводниковый элемент, — микросхема или транзистор.

Рисунок 4.

В целом одновибратор (иногда называют моновибратор, а у бравых военных в ходу было слово кипп-реле) работает следующим образом. При нажатии на кнопку, импульс низкого уровня на выводе 2 приводит к тому, что на выходе таймера 3 устанавливается высокий уровень. Неспроста этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называется запуском.

Транзистор, соединенный с выводом 7 (DISCHARGE) в этом состоянии закрыт. Поэтому, ничто не мешает заряжаться времязадающему конденсатору C. Во времена кипп-реле, конечно, никаких 555 не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был такой же.

Пока конденсатор заряжается, на выходе удерживается напряжение высокого уровня. Если в это время на вход 2 подать еще импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса таким образом уменьшить или увеличить нельзя, повторного запуска одновибратора не произойдет.

Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на 4 вывод. На выходе 3 сразу же появится низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет высший приоритет, и поэтому может быть подан в любой момент.

По мере заряда напряжение на конденсаторе возрастает, и, в конце концов, достигает уровня 2/3U. Как было рассказано в предыдущей статье, это есть уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.

На выводе 3, появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса заканчивается. Если после окончания выходного импульса, но не раньше, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной, такой же, как и первый.

Конечно, для нормальной работы одновибратора запускающий импульс должен быть короче, чем импульс, формирующийся на выходе.

На рисунке 5 показан график работы одновибратора.

Рисунок 5. График работы одновибратора

Как можно использовать одновибратор?

Или как говаривал кот Матроскин: «А какая от этого одновибратора польза будет?» Можно ответить, что достаточно большая. Дело в том, что диапазон выдержек времени, который можно получить от этого одновибратора, может достигать не только несколько миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров времязадающей RC цепочки.

Вот, пожалуйста, почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или нехитрой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Кнопку нажал, прошел коридор, и не надо заботиться о выключении лампочки. Все произойдет автоматически по окончании выдержки времени. Ну, это просто информация к размышлению. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант применения одновибратора.

Как проверить 555?

Проще всего спаять несложную схему, для этого почти не понадобится навесных деталей, если не считать таковыми единственный переменный резистор и светодиод для индикации состояния выхода.

У микросхемы следует соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подсоединить вольтметр или светодиод, конечно же, с ограничительным резистором.

Но можно ничего и не паять, более того, провести опыты даже при «наличии отсутствия» собственно микросхемы. Подобные исследования можно проделать с помощью программы — симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой работы таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.

Рисунок 6.

На этом рисунке можно увидеть, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Около него можно рассмотреть надпись «Key = A», говорящую о том, что величину резистора можно изменять, нажимая клавишу A. Минимальный шаг регулировки 1%, вот только огорчает, что регулирование возможно лишь в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».

На этом рисунке резистор «уведен» до самой «земли», напряжение на его движке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении движка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, и светодиод LED1 не светится, о чем говорят его белые стрелки.

На следующем рисунке показано, что напряжение несколько увеличилось.

Рисунок 7.

Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением некоторых границ, а, именно, порогов срабатывания компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить в десятичных дробях в процентах будут 33,33… и 66,66… соответственно. Именно в процентах показана введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.

Так вот, на рисунке 6 показано, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что несколько меньше расчетных 8 вольт. При этом светодиод на выходе погашен, т.е. на выходе таймера до сих пор высокий уровень.

Рисунок 8.

Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше не дают возможности программы) приводит к зажиганию светодиода LED1, что и показано на рисунке 8, — стрелочки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.

Если продолжить увеличивать напряжение на выводах 2 и 6, то никакого изменения на выходе таймера не произойдет.

Генераторы на таймере 555

Диапазон частот, генерируемый таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов времязадающей цепи.

Если не требуется строго прямоугольная форма сигнала, то можно сгенерировать частоту до нескольких мегагерц. Иногда такое вполне допускается, — форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такая небрежность по поводу формы импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на фронт или спад импульса. Согласитесь, в этом случае «прямоугольность» импульса никакого значения не имеет.

Генератор импульсов формы меандр

Один из возможных вариантов генератора импульсов формы меандр показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема генераторов импульсов формы меандр

Временные диаграммы работы генератора показаны на рисунке 10.

Рисунок 10. Временные диаграммы работы генератора

Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А на нижнем графике показано, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.

Все происходит точно так же, как уже было рассмотрено в схеме одновибратора показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.

Дело в том, что при включении схемы на конденсаторе C1 напряжение равно нулю, именно оно и переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1.

Напряжение на конденсаторе возрастает по экспоненте до тех пор, пока не достигнет порога верхнего порога срабатывания 2/3*U. В результате таймер переключается в нулевое состояние, поэтому конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. По достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала. Формируется новый период колебаний.

Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому время заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.

Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 при расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора C1 в Фарадах, то частота получится в Герцах. Если же в этой формуле сопротивление будет выражено в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ) результат получится в килогерцах (КГц). Чтобы получился генератор с регулируемой частотой, то достаточно резистор R1 заменить переменным.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью

Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов. Именно так осуществляется регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока (ШИМ регуляторы), это которые с постоянным магнитом.

Меандром называют прямоугольные импульсы, у которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Такое название в электронику пришло из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называют периодом импульса (T = t1 + t2).

Скважность и Duty cycle

Отношение периода импульса к его длительности S = T/t1 называется скважностью. Это величина безразмерная. У меандра этот показатель равен 2, поскольку t1 = t2 = 0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности чаще применяется обратная величина, — коэффициент заполнения (англ. Duty cycle) D = 1/S, выражается в процентах.

Если несколько усовершенствовать генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемой скважностью. Схема такого генератора показана на рисунке 11.

Рисунок 11.

В этой схеме заряд конденсатора C1 происходит по цепи R1, RP1, VD1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет верхнего порога 2/3*U, таймер переключается в состояние низкого уровня и конденсатор C1 разряжается по цепи VD2, RP1, R1 до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1/3*U, после чего цикл повторяется.

Изменение положения движка RP1 дает возможность регулировать длительность заряда и разряда: если длительность заряда возрастает, то уменьшается время разряда. При этом период следования импульса остается неизменным, меняется только скважность, или коэффициент заполнения. Ну, это как кому удобней.

На основе таймера 555 можно сконструировать не только генераторы, но и еще много полезных устройств, о которых будет рассказано в следующей статье. Кстати, существуют программы — калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе — симуляторе Multisim для этих целей есть специальная закладка.

Борис Аладышкин,

Продолжение статьи:

Регулятор мощности на таймере 555

PWM регулятор от 0% до 100% на NE555. Новое схемное решение.

Автор: Simurg, [email protected]
Опубликовано 05.09.2017
Создано при помощи КотоРед.

Очень удобно регулировать мощность в нагрузке и ее включать/отключать только одним элементом управления. В представленном варианте регулятора можно полностью выключить, полностью включить и плавно регулировать мощность одним переменным резистором.

Также схема позволяет регулировать мощность внешним напряжением с плавающим максимальным уровнем, который можно задать в пределах от 5 вольт до 12 вольт стабилитроном (его нужно исключить из схемы, если предполагается регулировать только переменным резистором, а не напряжением извне).

Частоту можно задать в широких пределах от 1 Гц до 300 кГц с помощью RC цепи. Метод регулирования мощности комбинированный: ШИМ/ЧИМ. Частота не фиксирована. С повышением мощности частота снижается логарифмически со значительным снижением частоты в почти максимуме.

Плата получается очень компактной:

Схема выполнена на самых дешевых и распространенных компонентах и функционально состоит из двух частей: сам регулятор и драйвер полевых транзисторов.

И сокращенная схема если регулировать переменным резистором:

Регулятор: Особенность схемного решения регулятора заключается в понижении питания таймера на 1,2-1,7 вольт относительно его максимального напряжения задания на выводе 4 и 5. Когда необходимо включить нагрузку полностью, то подают напряжение выше на 1, 2 вольта относительно питания. При этом на выходе 3 устанавливается постоянно высокий уровень. И если надо нагрузку выключить, то подают 0…0,7 вольта на вывод 4 и 5, через 4 вывод на вход сброса подается низкий уровень и таймер на выходе 3 устанавливает постоянно низкий уровень.
Для подавления дребезга (многократного включения/выключения выхода на максимально возможной частоте таймера), который возникает при регулировании около «0» на коротком участке, используется небольшая ПОС резистором «антидребезг» от 4,7к до 20к в зависимости от степени подавления.

Драйвер: Состоит из таймера и повторителя. Управление таймером через вывод 4 сброса. При таком включении используется только выходной каскад, отключая всю остальную часть. Этим обеспечивается максимальна частота переключения, которая может достигать 500 кГц.

Снабберная цепь в стоке-истоке выходных транзисторов, примерно подбирается в зависимости от частоты. Ток ограничен максимально допустимым током выходных транзисторов.

Автор: Radioelectronika-Ru · Опубликовано 09.10.2017 · Обновлено 20.03.2018

В предлагаемой схеме регулятора мощности коммутирующим элементом является симистор (триак). В радиолюбительской литературе авторы конструкций в основном применяют фазоимпульсное управление, когда момент открывания полупроводникового ключа (тиристора, симистора) определяется подачей напряжения на управляющий электрод, а закрывание происходит тогда, когда ток через прибор становится меньше тока удержания. В описываемой схеме регулятора мощности автор остановился именно на таком принципе управления симистором. В отличие от ранее предложенных в литературе схем управления, в предлагаемой конструкции применен более эффективный способ привязки отсчёта времени задержки включения симистора к моменту перехода сетевого напряжения через ноль и более точная выдержка этой временной задержки.

Схема регулятора мощности, о котором идет речь, показана на рис.1.
Напряжение питания схемы регулятора мощности, в виду малого потребления, ограничивается с помощью гасящего конденсатора С1. Резистор R1 необходим в первоначальный момент включения устройства в сеть, для ограничения тока через диодный мост VD1-VD4, когда конденсатор ещё не заряжен. Мост выпрямляет ток, а стабилитрон VD9 обеспечивает стабилизацию напряжения питания узла, управляющего моментом включения симистора. Конденсатор С2 необходим для сглаживания пульсаций этого напряжения.

С помощью диодного моста VD5-VD8, транзистора VT1, оптрона DA1 и сопутствующих радиокомпонентов осуществляется очень точная привязка момента перехода сетевого напряжения через ноль. Этот узел позаимствован из статьи [1]. Кратко рассмотрим его работу. Резисторы R2 и R3 гасят излишек сетевого напряжения, так как далее используются низковольтные компоненты. В статье [1 ] предлагалось использовать SMD-резисторы типоразмера 1206, но автор не решился на такой эксперимент. Далее напряжение сети преобразуется диодным мостом в полуволны, следующие с частотой 100 Гц, а стабилитрон VD10 ограничивает их по амплитуде уровнем, который необходим для работы каскада на транзисторе VT1, формируя трапецеидальные импульсы. Резистор R4 немного «подгружает» мост. При приходе каждого трапецеидального импульса конденсатор СЗ заряжается через диод VD11. Когда напряжение на срезе трапецеидального импульса становится ниже, чем напряжение на конденсаторе СЗ, открывается транзистор VT1. Конденсатор СЗ разряжается через ограничивающий резистор R5, участок Э-К VT1 и светоизлучающий диод оптрона DA1. При этом формируется импульс длительностью несколько сотен микросекунд. Импульс возникает примерно за 200 мкс до перехода сетевого напряжения через ноль. Оптрон DA1 увеличивает крутизну импульса и инвертирует его. Потребляемая этим узлом мощность не превышает 200 мВт.

Задержку включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль выполняет микросхема популярного таймера-генератора DA2 типа 555. На этой микросхеме выполнен регулируемый одновибратор, генерирующий на своем выходе импульсы высокой точности по длительности. Он запускается по входу «TRIGGER» входным отрицательным импульсом. При этом на выходе «OUTPUT» после запуска устанавливается напряжение, немного не доходящее до напряжения питания. Через вход оптрона DA3 и светодиод HL1 ток не протекает. Через резисторы R7 и R8 заряжаются конденсаторы С4-С6. Когда напряжение на них достигнет уровня 2/3 напряжения питания, по входу «THRESOLD» таймер переключится в противоположное состояние, то есть на выходе будет напряжение близкое к напряжению общей шины. На выходе «-DISCHARGE» также устанавливается низкое напряжение. Конденсаторы С4-С6 через внутренний транзистор микросхемы разряжаются на общую шину. Таким образом формируется высокостабильные по длительности импульсы. Стабильность их в основном зависит от временной и температурной стабильности применённых конденсаторов и резисторов R7 и R8. Резистор R7 позволяет изменять длительность времени задержки появления на выходе таймера низкого напряжения. В момент установления на выводе «OUTPUT» этого напряжения, через вход оптрона DA3 и светодиод HL1 начинает протекать ток. Тиристорный оптрон включается, подавая на управляющий вход G симистора VS1 открывающее напряжение. В результате чего триак коммутирует мощную нагрузку.

На первый взгляд может показаться, что схема регулятора мощности сложна, но более простые схемы, предлагаемые радиолюбителями, страдают одним существенным недостатком: гистерезисом регулировочной характеристики. Устранение гистерезиса схемотехническими способами приводит к их усложнению, не уступающему сложности рассмотренной выше схемы. Промышленные схемы регуляторов мощности в большинстве своем еще сложнее. Проще схемы, которые обладают высокими эксплуатационными характеристиками, только выполненные на микроконтроллерах. Для этого, правда, надо написать еще программу, а при ее наличии микроконтроллер надо запрограммировать программатором, но не у всех радиолюбителей он имеется.

Конструкция и детали. В предлагаемой схеме регулятора мощности необходимо использовать заведомо исправные радиоэлементы, в противном случае придется потратить время на поиск неисправности. В конструкции применены постоянные резисторы типа МЛТ, не менее указанной на схеме мощности, которые можно заменить аналогичными импортными. Переменный резистор типа СПЗ-4аМ. Конденсатор С1 пленочный импортный или отечественный типа К73-17. Конденсаторы СЗ-С7 импортные керамические, но конденсаторы С4-С6 лучше использовать отечественные типа К73-9 или К73-17 на напряжение 63 или 100 В. Они более габаритные, но и более стабильные. Электролитический конденсатор С2 импортный, например, фирмы HITANO. Диод VD11 можно заменить отечественным КД522Б. Диодные мосты можно заменить отдельными диодами, выдерживающими обратное напряжение не менее 400 В и прямой постоянный ток 0,3 А, например 1N4004. Светодиод может быть любого цвета свечения, как импортный типа RL50-YG213, зеленый, так и отечественный АЛ307Б. Транзистор VT1 заменяется отечественным КТ3107. Оптопарам DA1 и DA3 отечественных аналогов нет. Микросхему таймера можно заменить на КР1006ВИ1. Триак можно применить и более мощный типа ВТ139-600Е с максимальным допустимым током 16 А, всё зависит от применяемой нагрузки.

Все детали, исключая триак, размещены на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм размерами 80×110 мм. Чертеж печатной платы показан на рис.2, а размещение радиокомпонентов – на рис.3. На плате имеются отверстия для крепления радиатора. Радиатор использован от изделия «Устройство регулировки температуры РТ-3». Размеры радиатора 70×40 мм. Радиатор имеет 8 ребер высотой 20 мм. Он установлен на втулках над переменным резистором в верхней части платы. Это сделано для того, чтобы тепловой поток от него не нагревал радиоэлементы. На радиаторе через изоляционную прокладку из слюды закреплен симистор VS1. Выводы его соединены с одноименными отверстиями на плате с помощью провода МГТФ. Монтаж внутри корпуса также выполнен этим проводом. Вся конструкция (см. фото в начале статьи) установлена в корпусе от «Устройства регулировки температуры РТ-3».

Налаживание. Собранный из заведомо исправных деталей регулятор мощности, как правило, не нуждается в налаживании. Все перепайки и замены элементов необходимо производить только при извлечённой вилки сетевого шнура из розетки бытовой сети. В противном случае можно получить поражение электрическим током, так как элементы конструкции находятся под потенциалом сети. Ввиду разброса номиналов резисторов R7, R8, в некоторых случаях понадобится подбор конденсаторов С5, С6. Для этого включают в качестве нагрузки лампу накаливания. Резистором R8 изменяют напряжение на лампе и наблюдают за изменением яркости ее свечения. Если в крайнем левом положении резистора R8 происходит мерцание лампочки, то надо уменьшить ёмкость конденсаторов С5, Сб. При тщательной настройке можно добиться того, что яркость лампочки будет изменяться от полного погасания до максимальной. Если предполагается регулировать напряжение на нагревательном элементе, то добиваться такого низкого напряжения нет смысла.

В процессе эксплуатации устройства выяснилось, что оно является источником сильных радиопомех. Вследствие этого на сетевой шнур у ввода в корпус необходимо установить помехоподавляющий фильтр. Промышленность предлагает, а некоторые магазины электронных товаров имеют в наличии такие фильтры, состоящие из нескольких ферритовых колец, через отверстие внутри которых пропускается сетевой шнур.
Регулятор напряжения используется автором для регулирования мощности ТЭНов 2-конфо-рочной электроплитки «МЕЧТА». При этом отпала необходимость использовать штатные четырехпозиционные регуляторы мощности плитки.

Литература
1. Luca Matteini. Детектор перехода сетевого напряжения через ноль с минимальным количеством высоковольтных компонентов // Радиолоцман. – 2011. – №12. – С.65-67.

От редакции. Рассмотренное в статье устройство имеет ряд недостатков, о которых не упомянул автор. Его нельзя использовать для регулировки мощности устройств, содержащих электронные схемы: энергосберегающих (люминесцентных) ламп, устройств, содержащих электронные трансформаторы, светодиодных осветительных приборов со специализированными микросхемами управления и т.д. Второй из существенных недостатков – это отсутствие гальванической развязки устройства управления и сети при наличии в схеме устройства двух, так называемых, оптоизоляторов DA1 и DA3. Даже в случае качественной изоляции корпуса прибора возможен электрический пробой в потенциометре R7 между движком и осью, случайное прикосновение к которой может привести к поражению электрическим током.
Последний недостаток легко устраним. Для этого достаточно подавать на выпрямительные мосты переменное напряжение через небольшой трансформатор, а не непосредственно от сети. Это несколько усложнит схему регулятора мощности и увеличит габариты устройства, но зато обеспечит безопасность работы с ним.

Схема ШИМ регулятора

Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.

Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:

Работа ШИМ регулятора

Рекомендации по сборке и настройке

Схема ШИМ-регулятора скорости двигателя постоянного тока на основе NE555 с компоновкой печатной платы

В этой статье я покажу вам, как создать микросхему таймера NE555 на основе PWM DC Motor Speed Controller . Я поделюсь принципиальной схемой, списком компонентов, советами по изготовлению схемы самостоятельно и полностью работающим макетом печатной платы. Вы можете изготовить свою печатную плату с такой компоновкой и легко собрать схему. Это одна из самых распространенных схем из моей серии Electronics Hobby.

Принципиальная схема регулятора скорости двигателя

Ниже приведена рабочая принципиальная схема контроллера скорости двигателя постоянного тока на базе NE555 PWM .

Как работает регулятор скорости двигателя

В этой схеме микросхема таймера NE555 сконфигурирована для генерации прямоугольной волны. Конденсатор C2 заменяется и разряжается через выходной контакт, то есть контакт 3 таймера NE555. C2 заряжается через диод D1 и разряжается через диод D2. Потенциометр VR1 (10 кОм) определяет скорость зарядки и разрядки, таким образом, рабочий цикл выхода ШИМ.

Разрядный вывод, то есть вывод 7 микросхемы таймера 555, используется для управления полевым МОП-транзистором путем генерации ШИМ вместо его обычного назначения.Он опускает затвор MOSFET во время цикла разряда схемы. Резистор 1 кОм во время цикла зарядки возвращает затвор MOSFET в высокий уровень. Таким образом, полевой МОП-транзистор управляет скоростью двигателя, эффективно управляемым ШИМ-сигналом.

Обратите внимание, что в Интернете есть противоречащая версия схемы, где контакт 3 и контакт просто используются противоположным образом, чем в моей принципиальной схеме. Будьте уверены, что обе схемы работают. Выводы 3 и 7 NE555 почти эквивалентны друг другу.Единственная разница в том, что вывод 7 — это открытый коллектор, а вывод 3 — выход на общий полюс. Резистор 1 кОм подключен к выводу 7, и он поднимает затвор MOSFET на высокий уровень, что устраняет любую разницу между выводом 3 и выводом 7.

Компоновка печатной платы регулятора скорости двигателя

Изображения, показанные ниже, уменьшены, чтобы уместиться на этой странице. Щелкните изображения, чтобы открыть версию изображений макета печатной платы в реальном размере. Не меняйте размер изображений во время печати.В качестве альтернативы вы можете использовать PDF-версии макета печатной платы (ссылка для скачивания приведена ниже этих изображений).

Медная (нижняя) сторона
Шелкография (верх) Сторона

Загрузите PDF-файл для печати макета платы контроллера скорости двигателя на базе NE555 Схема платы ШИМ-контроллера скорости на базе NE555 — медная сторона
Компоновка печатной платы ШИМ-контроллера скорости на основе NE555 — верх / лицевая сторона

Купите компоненты, необходимые для изготовления этой схемы, в онлайн-магазине электронных компонентов и начните производство прямо сейчас! Не стесняйтесь обращаться ко мне за любой помощью.

A Простой понижающий стабилизатор на основе таймера 555 для светодиодных диммеров и управления скоростью двигателя постоянного тока

В этой статье мы создадим понижающий преобразователь с использованием таймера 555 IC и полевого МОП-транзистора IRFZ44N с N-каналом и будем использовать его в качестве схемы диммера светодиодов или как цепь регулятора скорости двигателя. Эта схема представляет собой простой DC-DC понижающий преобразователь силовой электроники, который можно использовать для понижения напряжения. Его эффективность приводит к увеличению срока службы батареи за счет уменьшения тепловыделения, что делает ее выгодным вариантом для небольших устройств.Я разработал схему преобразователя с помощью KiCAD, изготовил простую печатную плату и протестировал модуль со светодиодной лентой.

Чем понижающий преобразователь отличается от линейного регулятора напряжения и почему он более эффективен?

Как понижающие преобразователи, так и линейные регуляторы являются понижающими преобразователями, то есть выходное напряжение ниже входного. Понижающие преобразователи используют технику переключения ШИМ для понижения напряжения, тогда как линейный регулятор действует как переменный резистор, постоянно поддерживающий сеть делителя напряжения для поддержания постоянной выходной мощности, но недостатком является то, что они тратят энергию в виде тепла. для поддержания выхода.

Поскольку понижающий преобразователь использует сигнал ШИМ для поддержания напряжения, теоретически это 100% эффективная система, но в реальной жизни эти понижающие преобразователи могут иметь КПД 90-95%, тогда как линейный стабилизатор напряжения крайне неэффективен, в зависимости от входа. и выходное напряжение. Итак, если вы разрабатываете небольшую систему с батарейным питанием, понижающий преобразователь имеет больше смысла из-за его более высокой эффективности. В приведенной ниже таблице показана разница между линейным стабилизатором и импульсным понижающим стабилизатором .

	Понижающий преобразователь	Линейные регуляторы
Эффективность	Высокая	Низкая
Сложность	Выше по сравнению с линейным регулятором напряжения	Преобразователи ниже, чем понижающие
Размер	Больше по сравнению с линейным регулятором напряжения	Меньше, чем понижающие преобразователи
Диапазон	Очень высокий (от нескольких милливатт до сотен киловатт)	Low (от нескольких милливат до нескольких ватт)
Стоимость	ниже линейных регуляторов напряжения	Преобразователи ниже, чем понижающие

Как работает понижающий преобразователь?

Простой понижающий преобразователь работает путем простого размыкания и замыкания переключателя в течение заранее определенного периода времени, также известного как рабочий цикл, для поддержания необходимого выходного напряжения.На рисунке ниже показана простая топология понижающего преобразователя , которая имеет следующие компоненты: источник напряжения для подачи входного напряжения, переключатель для поддержания рабочего цикла, индуктор для уменьшения изменения выходной нагрузки, конденсатор для сглаживания выход и диод, подключенные параллельно, для защиты переключателя (который обычно является транзистором) от обратного напряжения.

Понижающий преобразователь работает в 2 этапа. На стадии 1 переключатель S замкнут, а на стадии 2 переключатель S разомкнут.

Этап 1: Когда переключатель замкнут

Когда переключатель замкнут, ток от входа протекает через индуктор, индуктор не допускает резких изменений тока, следовательно, ток через индуктор преобразуется в магнитное поле, таким образом, индуктор начинает заряжаться. Следовательно, когда переключатель замкнут, конденсатор также сохраняет заряд.

Этап 2: Когда переключатель разомкнут

Теперь переключатель выключен, и ток не проходит через катушку индуктивности, и индуктор действует как источник питания, а конденсатор также действует для сглаживания выходного сигнала, когда индуктор теряет энергию.Процесс повторяется, когда переключатель снова замыкается .

Мы можем получить любое выходное напряжение между 0 и входным напряжением, изменив рабочий цикл.

Понижающий преобразователь

с таймером 555

Чтобы заставить систему работать в реальном мире, нам нужно включать и выключать переключатель намного быстрее, чем это может сделать человек. Поэтому мы используем генератор ШИМ импульсов и транзистор в качестве переключателя для выполнения этой задачи. Микросхема таймера 555 в нестабильном режиме может использоваться для генерации выходного сигнала ШИМ для нашей работы.IC 555 генерирует частоту около 30 кГц с помощью подключенных к нему пассивных и активных компонентов. Распиновка NE555 приведена ниже.

Формула для расчета частоты ШИМ и рабочего цикла таймера 555

Для проектирования схемы использовался таймер IC 555 в нестабильном режиме. Здесь выходной импульс постоянно переключается между высоким и низким состояниями. Чтобы изменить частоту колебаний, мы можем изменить значения резистора и конденсатора (RC) цепи, подключенной к таймеру 555.Приведенные выше значения для нашей схемы были выбраны по формуле, написанной ниже:

  Время включения (сек) = 0,693 * (R1 + R2) * C 
  Время выключения (сек) = 0,693 * R2 * C 
  Частота = 1,44 / ((R1 + R2 + R2) * C) 
  Рабочий цикл D = PW / T  ,

Здесь

D — рабочий цикл, PW — ширина импульса (время активности импульса) и T — общий период сигнала, все значения резисторов указаны в Ом, а значения конденсаторов — в фарадах.

На изображении выше показана форма сигнала в разном рабочем цикле. Мы можем легко сказать, что более высокий рабочий цикл означает, что устройство находится под напряжением в течение более длительного времени.

Схема цепи понижающего регулятора 555 с таймером

Я разработал черновую схему на бумаге и рассчитал компоненты на основе приведенных выше формул и выбрал компоненты на основе результата. Схема понижающего регулятора с использованием таймера 555 показана ниже:

Компоненты, необходимые для нашего проекта:

1 шт. NE555
1 x IRFZ44N — MOSFET с каналом N
1 x 200 R, резистор
1 x 1K, резистор
3 x IN4001 Диод
1 x 100 нФ, конденсатор
Конденсатор 1 x 1 нФ
Потенциометр 1 x 100k
Разъем 2 x 2pin

Схема использует микросхему 555 в качестве генератора ШИМ, и, следовательно, вся схема построена примерно так же.Ниже указаны соединения всех 8 контактов.

Контакт 1 подключен к шине заземления.
Выводы 2 и 6 с заземлением через конденсатор емкостью 1 нФ.
Контакт 3 подключен к затвору МОП-транзистора. Этот вывод отправляет выходной сигнал ШИМ на затвор полевого МОП-транзистора.
Контакт 4 подключен к входной шине + ve.
Контакт 5 соединен с землей с помощью конденсатора емкостью 100 нФ. Это помогает стабилизировать выход и обеспечивает защиту от электрических помех.
Контакт 7 подключен к входу + ve с резистором 1 кОм, а также подключен к инвертированной диодной схеме.
Контакт 8 подключен к положительной шине.

В схеме выше N-канальный МОП-транзистор IRFZ44N используется в качестве переключателя, управляемый слабым сигналом от IC 555. Сток этого МОП-транзистора обеспечивает управление отрицательным переключением для схемы. Он имеет следующие характеристики.

VDSS = 55 В
RDS (вкл.) = 17,5 мОм
ID = 49A

Создание и тестирование нашей схемы понижающего регулятора

Я использовал KiCad для разработки схем.На прилагаемом ниже изображении показан снимок экрана с KiCad. После разработки схем мы назначили правильные посадочные места для всех компонентов и расположили компоненты в редакторе плат. После того, как все компоненты были размещены удовлетворительным образом, следующим шагом было сделать распечатку дизайна, чтобы протравить печатную плату.

На приведенном ниже изображении показаны пошаговые инструкции по изготовлению и испытаниям печатной платы. Вы также можете ознакомиться со статьей о том, как сделать самодельные печатные платы, если вы заинтересованы в изготовлении этой печатной платы самостоятельно.Файл gerber, используемый в этом проекте, можно скачать ниже.

Гербер ссылка

Отпечаток был перенесен на плакированную медью пластину с помощью горячего утюга, что оставило отпечаток схемы на пластине, который был получен путем удаления бумаги с плакированной медью путем растворения ее в воде. На пластине остался отпечаток. Затем мы окунули плату в раствор хлорида железа (порошок для травления печатных плат), который удалил излишки меди, и на плате остались только дорожки.Мы проверили целостность дорожки с помощью мультиметра и, когда остались довольны, используя ручную дрель для печатной платы, все отверстия были проделаны в требуемом положении.

Мы спаяли все компоненты на месте и использовали светодиодную ленту 12 В, чтобы увидеть продукт в действии. Для входа я использовал источник напряжения, обеспечивающий постоянный выход 11 В. Вращая потенциометр, можно регулировать яркость светодиодной ленты.

Двигатель 12 В постоянного тока также был протестирован с этой установкой. Работа остается прежней, т.е.е. рабочий цикл изменяется путем регулировки входных сопротивлений, поэтому, вращая потенциометр, скорость двигателя постоянного тока была изменена, как показано на GIF-изображении ниже.

А где можно использовать такой понижающий регулятор?

Понижающие преобразователи

используются во многих приложениях, где эффективность имеет первостепенное значение, некоторые приложения включают в себя зарядные устройства для аккумуляторов, усилители мощности, квадрокоптеры, силовые агрегаты и зарядные устройства для электромобилей, медицинские приложения, смартфоны, ноутбуки, а также используются в контроллерах двигателей, и т.п.

Заключение

Преобразователь на базе микросхемы 555 — это один из самых простых, но эффективных методов снижения сложности, а также стоимости вашего проекта при одновременном достижении высокой эффективности и увеличения срока службы ваших компонентов. Эта простая схема силовой электроники может понижать напряжение постоянного тока с КПД до 95% по сравнению с КПД 40-60% линейных регуляторов напряжения. Этот метод управления также полезен для управления скоростью двигателя и затемнения светодиодов, не влияя на срок его службы, что делает его очень универсальным вариантом управления напряжением для электронных проектов.

Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения относительно этой статьи, пожалуйста, воспользуйтесь нашим форумом или оставьте свои комментарии ниже.

Цепь нестабильного таймера 555 — Инструменты для электротехники и электроники

Обзор таймера 555, калькулятора

Таймер 555, показанный выше, сконфигурирован как нестабильная схема. Это означает, что выходное напряжение представляет собой периодический импульс, который чередуется между значением VCC и 0 вольт.

Как рассчитать частоту выходного напряжения

Частота — это количество импульсов в секунду.Формула для расчета частоты выходного напряжения:

$$ f = \ frac {1.44} {(R_ {1} + 2R_ {2}) C} $$

Период — это время, покрываемое одним импульсом. Это просто обратная частота:

$$ T = \ frac {1} {f} = 0,694 (R_ {1} + 2R_ {2}) C $$

Максимальное время ($$ T_ {1} $$) и минимальное время ($$ T_ {0} $$) можно рассчитать по формулам, приведенным ниже. Обратите внимание, что период — это сумма высокого и низкого времени.

$$ T_ {1} = 0,694 (R_ {1} + R_ {2}) C $$

$$ T_ {0} = 0.694R_ {2} C $$

Соотношение промежутков между отметками — это соотношение между высоким и низким временем или:

$$ \ text {Mark Space Ratio} = \ frac {T_ {1}} {T_ {0}} $$

Рабочий цикл используется чаще, чем коэффициент промежутка между метками. Формула рабочего цикла:

$$ \ text {Рабочий цикл} = \ frac {T_ {1}} {T} \ text {x} 100 $$

Рабочий цикл 50% означает, что высокое время равно минимальному времени. Если на выходе этой нестабильной цепи установить светодиод, он включится в тот же промежуток времени, что и выключен.Обратите внимание, что с этой схемой невозможно получить точный рабочий цикл 50%.

Банкноты

Увеличьте $$ C $$, чтобы увеличить период (уменьшить частоту).
Увеличьте $$ R_ {1} $$, чтобы увеличить время максимума ($$ T_ {1} $$), не влияя на время минимума ($$ T_ {0} $$).
Увеличьте $$ R_ {2} $$, чтобы увеличить время высокого уровня ($$ T_ {1} $$), увеличьте время низкого уровня ($$ T_ {0} $$) и уменьшите рабочий цикл.

Приложения

Таймер синхронной цепи

Синхронная схема — это цифровая схема, в которой изменения состояния элементов памяти, обычно триггеров, синхронизируются с помощью тактового сигнала.Из-за их доступности и простоты использования нестабильная схема 555 является обычным источником тактового сигнала во многих синхронных схемах. Сдвиговый регистр — пример синхронной схемы — показан ниже. Обычно вы подключаете выход нестабильной схемы 555 к тактовому выводу этого регистра сдвига.

Светодиодный указатель поворота

Хотя вы можете построить более простой светодиодный мигающий индикатор, используя один транзистор, несколько резисторов и конденсатор, большинство людей предпочли бы использовать нестабильную схему 555.См. Схему ниже:

Как быстро мигает светодиод? Конечно, вы можете воспользоваться нашим калькулятором, чтобы узнать это.

Тон-генератор

Схема, приведенная выше, издает звуковой сигнал и является лишь одной из многих схем, генерирующих звук, в которых используются 555 нестабильных схем. Потенциометр 150 кОм используется для регулировки частоты тона. Можно предварительно установить верхний и нижний пределы выхода на предопределенные значения, добавив резисторы или подстроечные резисторы последовательно с потенциометром.

Дополнительная литература

Учебник — 555 IC

Эксперимент — Генератор звука 555

Рабочий лист — Цепи таймера

Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ с микросхемой 555

Описание:

В этом проекте таймера 555 я показал, как управлять скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ с помощью схемы таймера 555. Вы можете контролировать скорость любых двигателей постоянного тока, таких как двигатели 775 или 555, с помощью этой схемы таймера 555.

Эту схему таймера 555 также можно использовать в качестве схемы диммера светодиода

Схема управления скоростью двигателя ШИМ

Схема контроллера скорости двигателя с 555

Схема очень проста, я использовал 555 IC и некоторые базовые электронные компоненты, чтобы сделать это управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ.

Здесь я использовал силовой транзистор TIP122 NPN, но вы также можете использовать МОП-транзистор IRFZ44N.

Коллекторный ток транзистора или ток стока полевого МОП-транзистора должен быть больше, чем максимальный номинальный ток двигателя постоянного тока.

Компоновка печатной платы для схемы таймера PWM 555

Загрузите компоновку печатной платы, затем распечатайте ее на странице A4.

Пожалуйста, проверьте размер печатной платы во время печати, он должен быть таким же, как указано

Необходимые компоненты:

555 Таймер IC
TIP122 NPN транзистор (Вы также можете использовать MOSFET IRFZ44N)
1N4007 диоды (3no)
5-мм светодиод
1k 0.Резисторы 25 Вт (3 шт.)
10 кОм Резисторы 0,25 Вт (1 шт.)
Потенциометр 100 кОм (1 шт.)
Конденсатор 100 нФ (C2) (1 шт.)
Конденсатор 10 нФ (C1) (1 шт.)
245 Разъемы 9024 Печатная плата или картон

Обучающее видео по ШИМ-регулированию скорости

В этом обучающем видео я показал все шаги по регулированию скорости двигателя постоянного тока с помощью ШИМ и схемы таймера 555. Я также показал, как сделать печатную плату для этого проекта, используя лист акрила или картон.

Но вы также можете загрузить файл PCB Gerber для этого проекта 555 и заказать печатную плату индивидуального дизайна на сайте PCBWay.com

О PCBWay и их услугах

PCBway — очень известный производитель печатных плат для различных типы печатных плат по очень разумным ценам. Они производят не только платы FR-4 и Aluminium , но также и современные печатные платы, такие как платы Rogers, HDI, Flexible и Rigid-Flex .

Чтобы просмотреть онлайн-версию мгновенного предложения, посетите — pcbway.com / orderonline

В PCBWay все платы проходят самые строгие тесты, кроме базовой визуальной проверки. Они используют различное оборудование для тестирования и проверки, такое как Flying Probe Tester, X-Ray Inspection Machine, Automated Optical Inspection Machine (AOI) Machine и т. Д., Чтобы убедиться, что качество конечного продукта хорошее.

Вы также можете изучить их сообщество с открытым исходным кодом, чтобы получить различные типы проектов печатных плат со всеми необходимыми деталями. pcbway.com / project / .

Подробнее читайте в следующих статьях.
Почему PCBway
Возможности печатной платы
Высококачественная печатная плата

Шаги по заказу печатной платы на PCBWay

Чтобы заказать печатную плату, сначала посетите их веб-сайт PCBWay.com .

Затем введите следующие данные:

PCB Размер (длина и ширина) в мм и количество PCB
Выберите маскирующий цвет для печатной платы
Выберите страну и способ доставки
Нажмите кнопку « Сохранить в корзину ».

Теперь нажмите « Add Gerber Files », чтобы загрузить файл Gerber печатной платы.

Затем нажмите « Отправить заказ сейчас », чтобы разместить заказ.

После этого они рассмотрят файл Gerber и, соответственно, подтвердят заказ.

Я использовал их услуги для своих различных проектов электроники, я всегда получал печатную плату вовремя, и качество очень хорошее в этом ценовом диапазоне.

Как сделать схему таймера 555 на плате

Необходимое время: 1 час.

Шаги по изготовлению цепи индикатора уровня напряжения на печатной плате:

Распечатайте макет печатной платы и приклейте его на Акриловый лист или картон
При печати проверьте размер печатной платы, указанный в макет печатной платы
Просверлите отверстия для компонентов на печатной плате
Здесь я использовал сверло диаметром 1 мм для сверления печатной платы.
Разместите компоненты, как показано на компоновке печатной платы
Поместите все компоненты на печатную плату, как показано на компоновке.
Подключите все компоненты, как показано на схеме печатной платы.
Здесь я использовал выводы компонентов.
Припаяйте все компоненты на плате
Плата для схемы таймера PWM 555 готова.

Подключите двигатель постоянного тока

Управление скоростью двигателя постоянного тока

Подключите любой двигатель постоянного тока и подайте напряжение 12 В постоянного тока на вход.

Теперь вы можете легко контролировать скорость двигателя постоянного тока, вращая потенциометр.

Поскольку в этой схеме используется PWM , то это также энергоэффективный .

Светодиодный диммер со схемой 555

Управление яркостью светодиода

Вы также можете использовать эту схему в качестве светорегулятора для управления яркостью светодиодного освещения.

Пожалуйста, поделитесь своими отзывами об этом мини-проекте, а также дайте мне знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы.

Вы также можете подписаться на на нашу информационную рассылку , чтобы получать больше таких полезных проектов электроники по электронной почте.

Надеюсь, вам понравился этот проект электроники. Спасибо за ваше время.

555 Схема регулятора яркости светодиода с ШИМ | Power Battery Saving

Вот принципиальная схема диммера со светодиодом 555 PWM для уменьшения яркости лампы или управления скоростью двигателя постоянного тока. Я предлагаю эту схему, используя принцип формы ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Как TL494 ШИМ-контроллер скорости двигателя. Но иногда бывает сложно найти и недорого. Может лучше? Если использовать NE555 очень дешево и популярно.

Эти схемы диммера постоянного тока имеют много полезного. Например, лампы, лампочки, светодиоды, контроллер двигателя постоянного тока, катушки и т. Д. И мы можем использовать до 20 Вт.

Базовый диммер постоянного тока от Rheostat

Простая схема диммера постоянного тока, которую мы обычно видим, всегда использует переменный резистор — это регулятор напряжения для нагрузки с высокой / низкой нагрузкой по мере необходимости.

Мы должны использовать только переменные резисторы большой мощности, которые всегда назывались «резисторами реостата».

Рис. 1 Простой диммер с использованием резисторов реостата

Но недостатком схемы является высокая стоимость и некоторые потери энергии при нагревании. форма.Итак, у этого способа такая низкая производительность.

Тогда мы нашли лучший способ, более дешевый и высокопроизводительный. Это ШИМ-контроллер, как указано выше. Кратковременно обеспечить выходное напряжение с очень высокими частотами.

Этот диммер с диапазоном времени включения / выключения формы волны для нагрузки, больше не вызывает потери энергии в виде тепла.

Более того, см. Экономию батареи.

Схема энергосбережения от батареи

Это схема энергосбережения с использованием таймера IC-555. Лампа управляется в режиме ШИМ регулировкой потенциометра VR1.А силовой транзистор PNP управляет лампой.

Иногда у лампочки или лампы слишком яркость. Он короче срок службы и расходует слишком много электроэнергии. Вам нужно ровно столько света. Во-первых, вы можете использовать переменный резистор в быках. Для регулировки яркости. Но это не работает. Потому что он использует большую мощность.

Есть много способов исправить проблему. Это по-другому может вам понравиться. Это может сэкономить заряд батареи. Яркость лампочки равна мощности, подаваемой на аккумулятор.

Принцип энергосбережения

Принципиальная схема энергосбережения с использованием ШИМ 555

Обычно мы подаем на лампу нормальное напряжение. Но большая потеря мощности слишком велика. Нам нужно решить проблему, добавив управление схемой ШИМ.

Он изменит напряжение постоянного тока на 9 В. Чтобы стать импульсом постоянного тока. Затем отрегулируйте ширину импульса постоянного тока. Для управления мощностью лампы. Посмотрите на рисунок ниже, вам станет лучше.

Использование принципа ШИМ с импульсом постоянного тока

Внутрисхемное использование микросхемы таймера 555 для подключения в качестве нестабильной схемы мультивибратора.

Который будет генерировать частоту, импульс постоянного тока для вывода. Вы можете настроить рабочий цикл или ширину импульса с помощью VR1.

Диод D1 — D3 используется для защиты от неправильного подключения источника питания.

Подробнее: списки магазинов электронных расходных материалов для вас

Детали, которые вам понадобятся
IC1: NE555 Таймер IC
D1, D2, D4: 1N4148, 75 В, 150 мА Диоды
D3: 1N4007, 1000 В 1A Диод
1 / 4 Вт Допуск резисторов: 5%
R1: 3,3 кОм
R2: 15 кОм
R3: 220 Ом
C1: 33 мкФ 16 В, электролитический конденсатор
C2: 0.01 мкФ 50 В, керамика
Q1: BD140, 80 В 1,5 А PNP-транзистор
VR1: потенциометр 1M
L1: 7,2 В 550 мА Лампа
B1: батарея 9 В
S1: двухпозиционный переключатель

В любом случае, мы вернемся, чтобы увидеть лучшую схему ниже.

Как работает схема 555 PWM

Для реальной прикладной схемы, как показано на рисунке 2. Мы увидим, что IC1-NE555 является генератором частоты для питания транзисторного выхода. Который он служит для включения-выключения напряжения лампы на этой частоте.

555 Схема диммера постоянного тока с ШИМ с использованием транзисторов NE555 и Дарлингтона

Выходная частота схемы будет зависеть от значения R3, R2, VR2 и конденсатора C1.И период времени включения / выключения будет зависеть от настройки VR2.

Из настройки значения. Мы можем отрегулировать временной диапазон:

Вкл: Скорость выключения до 100: 1.

Который мы обеспечим почти 100% напряжением нагрузки. То есть лампочка будет полностью гореть. Или, если двигатель постоянного тока будет работать быстрее всего.

На тот случай, если понадобится диммер. Кроме того, мы можем настроить:

Диапазон включения: выключен до 1: 20

Выход с контакта 3 IC1 будет подаваться через R4 на базу Q1.Это заставляет Q1 включать-выключать напряжение лампы в качестве входного сигнала.

Затем см .:

Работа транзисторов, как указано выше, вызовет падение напряжения между эмиттером и коллектором от 0,7 В до 1 В.

А это потеря мощности. Но это как минимум по сравнению со старой схемой, в которой используются резисторы реостата.

Что еще? Вот функция других частей схемы.

Диод-D1 действует как усилитель временного диапазона включения-выключения в широком диапазоне.
Потенциометр-VR1 действует как регулятор минимального выходного напряжения по вашему желанию.
Конденсаторы C3, C4 и L1 уменьшают шумовой сигнал от схемы, не создавая помех другим электрическим схемам.
Для L1 мы можем исправить это, применив медный провод № 20 SWG, обмотав его на ферритовые сердечники примерно 50 раз.

Вам также могут понравиться:

Как собрать

Мы можем собрать детали на печатной плате, как показано на рисунках 3. См. Правильное размещение схем на основе устройств, как показано на рисунке 4.

Держите выходной транзистор, он высокий и горячий. Так что нужно держаться за радиатор большего размера.

Фактический размер, односторонняя компоновка печатной платы

Компоновка компонентов

При сборке компонентов в виде готовой схемы, затем отрегулируйте VR2, пока несколько ламп не загорятся мягко, затем отрегулируйте до тех пор, пока выключите самый слабый свет, а затем снова настройте VR1 на очень слабый свет.

Список компонентов

IC1: NE555N LM555, Таймер IC
Q1: TIP120_transistors
D1: 1N4148_75V 150mA Диоды
0.25 Вт, 5% Резисторы
R1: 1M
R2: 10K
R3: 47K
R4: 2,2K
VR1: 4,7M (предустановка) Trimpot
VR2: 470K__Trimpot
C1, C2: 0,01 мкФ 50V_Ceramic
C3, C4: 2,2 uF 50V_NP
L1: 150 мкГн _индуктор.

Что еще? Давайте посмотрим на точечный диммер постоянного тока с использованием 555.

Схема диммера постоянного тока с точечной лампой с использованием 555

Это простая схема низковольтного диммера постоянного тока. Он может регулировать яркость максимальной точечной лампы мощностью 12 В 100 Вт от 5% до 95%.

В схеме используется IC-555 в качестве автономного мультивибратора для управления обоими силовыми транзисторами PNP для управления лампой в режиме ШИМ.И, используя несколько других компонентов. Которые легко купить на большинстве местных рынков.

Работа схемы

Схема диммера постоянного тока прожектора с использованием LM555-TIP2955

В схеме мы используем IC-LM555 — это автономный режим Astable Multivibrator. Эти компоненты R2, R3, VR1, D1, D2 и C1 определяют вывод 3 частотного выхода.

Затем схема может изменить рабочий цикл, регулируя потенциометр VR1 и R3. Они также регулируют уровень яркости по вашему желанию.

Затем выходной генератор будет ограничивать ток нагрузки, лампа будет включаться и выключаться в течение рабочего цикла мультивибратора.

После этого ток течет к базе Q1-TIP2955 и Q2-MJ2955 для управления нагрузкой.

Мы должны установить Q1, Q2 с подходящим радиатором. Когда схема работает на полную мощность. Q2 перегревается. Это может повредить.

Кремниевый диод D3 общего назначения защищает обратную связь генератора. Что может повредить эту схему.

Для нагрузки этой цепи вы можете использовать 10A 12В, питать все лампы или светодиодные полосы, или светодиоды высокой мощности.

Светодиод 1 — это питание дисплея. Резистор серии R1 для ограничения тока при сохранении значения для светодиода LED1.

«Продолжайте читать: 555 цепей генератора импульсов» »

Детали, которые вам понадобятся

IC1: Стандартный таймер IC-555, одиночный
Q1: TIP2955 Биполярный силовой транзистор PNP 15 А, 60 В
Q2: MJ2955 15 А, 60 В PNP биполярный силовой транзистор
D1, D2: 1N4148 75 В, 150 мА Диоды
D3: 1N4002 100 В 1 А Диоды
LED1: Красный светодиод
R1: 560 Ом 0,25 Вт Резисторы
R2: 1K 0.Резисторы 25Вт
R3: 1K-100K 0,25Вт Резисторы
R4, R5: 680 Ом Резисторы 0,25Вт
VR1: Потенциометр 100K
C1: 0,027 мкФ Керамический конденсатор 50V

Кроме того, вы можете увидеть другие схемы. Это также используется для всех силовых ламп.

Продолжайте читать:

Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью Ne555 и IRF540 »ElectroDuino

Здравствуйте, друзья! С возвращением в ElectroDuino. Этот блог основан на управлении скоростью двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией с использованием Ne555 и IRF540-MOSFET .Здесь мы обсудим введение в DC Motor Speed Control , концепцию проекта , блок-схему, необходимые компоненты, принципиальную схему, принцип работы.

Введение

В нашей регулярной работе двигатели постоянного тока играют важную роль в нескольких системах, таких как вентиляторы ЦП, игрушечные машинки, вентиляторы постоянного тока, сверлильные станки постоянного тока и многие другие устройства, которые работают от источника постоянного тока. Но большинство систем требует, чтобы мы регулировали скорость этих двигателей вручную. Например, все мы видели небольшой вентилятор постоянного тока, у которого есть ручка для управления / регулировки скорости вентилятора.

В этом проекте мы узнаем, как управлять скоростью / оборотами двигателя постоянного тока с помощью широтно-импульсной модуляции. Это очень простая и недорогая схема регулятора скорости / числа оборотов двигателя постоянного тока. Это может сэкономить больше энергии. С помощью этой схемы мы также можем управлять яркостью светодиода.

У вас, возможно, возникнет один вопрос, что мы можем легко управлять скоростью двигателя постоянного тока, используя переменное сопротивление последовательно с двигателем. Но в этой технике есть проблема, это потеря энергии. Это означает, что переменный резистор рассеивает избыточную энергию в виде тепла.Итак, мы должны избегать этой техники.

Концепция проекта

Ключевыми компонентами этого проекта являются потенциометр, микросхема таймера 555, полевой МОП-транзистор IRF540 и двигатель постоянного тока 12 В. Потенциометр используется для управления скоростью двигателей постоянного тока. Когда мы будем вращать ручку потенциометра, напряжение на контактах триггера и порогового значения микросхемы таймера NE555 изменится. Затем микросхема таймера NE555 генерирует выходное напряжение. Этот выход поступает на терминал затвора Mosfet IRF540. Этот МОП-транзистор работает как усилитель, который может контролировать большое количество напряжения, подавая небольшое количество напряжения на клемму затвора.Таким образом, Mosfet будет контролировать скорость двигателя постоянного тока.

Блок-схема управления скоростью двигателя постоянного тока Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью блок-схемы Ne555 и IRF540

Необходимые компоненты

Название компонентов	Количество
NE555 1 Таймер IC
IRF540 MOSFET (Q1)	1
Потенциометр 100 кОм (VR1)	1
Резистор 1 кОм (R1)	1
Резистор 33 Ом (R2)	1
Резистор 10 кОм (R3)	1
0.Керамический конденсатор 1 мкФ (C1)	1
Керамический конденсатор 0,01 мкФ (C2)	1
1N4007 Диод (D1, D2, D3)	3
Двигатель постоянного тока 12 В (M1)	1
Ползунковый переключатель (SW1)	1
Источник питания 12 В	1
Печатная плата Нулевая плата	1
Соединительный провод	В соответствии с принципиальной схемой

Необходимые инструменты

Название инструмента	Количество
Паяльник	1
Паяльная проволока	1
Паяльный флюс
Подставка для пайки	1
Мультиметр	1
Демонтаж насос	1
Кусачки	1

Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием принципиальной схемы Ne555 и IRF540 Регулирование скорости двигателя постоянного тока с использованием Ne555 и IRF540-MOSFET Принципиальная схема

Схема подключения Схема подключения NE555 Timer IC Pin 8 и 4 подключены к положительной клемме (VCC) источника питания, а Pin 1 подключены к отрицательной клемме (GND) источника питания.
Катод (-) клемма диода , Анод (+) клемма диода 2 и одна клемма резистора 1k соединены вместе и образуют точку соединения . Эта точка соединения подключена к Pin 7 IC. Анодная (+) клемма диода 1 подключена к клемме 3 потенциометра (VR1) , катодная (-) клемма диода 2 подключена к клемме 1 потенциометра (VR1), и другой клемме резистор 1 кОм подключен к VCC .Сигнальная клемма (2) потенциометра подключена к контактам 6 и 2 микросхемы.
Одна клемма конденсатора 1 подключена к контактам 6 и 2 ИС, а другая — к GND . Один вывод конденсатора 2 подключен к выводу 5 ИС, а другой — к GND .
Выходной вывод (3) ИС подключен к выводу затвора МОП-транзистора IRF540 через резистор 33 Ом (R2). Резистор 10 кОм подключен между контактом 3 и VCC .Клемма источника Mosfet подключена к GND , а клемма слива подключается к одной клемме двигателя постоянного тока. Другой вывод двигателя постоянного тока подключен к VCC . Диод 3 подключен между двумя клеммами двигателя постоянного тока.
Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием Ne555 и IRF540 Принцип работы
В этом проекте микросхема таймера NE555 работает как нестабильный мультивибратор. В этом режиме ИС выдает непрерывный HIGH и LOW PWM (широтно-импульсная модуляция) сигнал с выходного контакта (Pin3).Этот выходной импульс можно отрегулировать, изменив номинал резистора и конденсатора (C1), которые подключены к ИС. Здесь мы использовали потенциометр (VR1), поэтому мы можем изменить значение сопротивления, вращая ручку потенциометра (VR1).
Выход ИС идет на вывод затвора полевого МОП-транзистора IRF540. Когда мы будем вращать ручку потенциометра, выходное значение ИС также изменится. Здесь МОП-транзистор IFR540 работает как усилитель. Усиление напряжения MOSFET изменяется в соответствии с изменением напряжения на выводе затвора.
Таким образом, когда выходное напряжение микросхемы таймера NE555 переходит от низкого к высокому, скорость усиления напряжения на полевом МОП-транзисторе IFR540 также увеличивается, и это усиливает напряжение, поступающее на двигатель, тогда скорость двигателя постоянного тока / об / мин также увеличивается.
Точно так же, когда выходное напряжение микросхемы таймера NE555 переходит с высокого на низкое, скорость усиления напряжения на полевом МОП-транзисторе IFR540 будет уменьшаться, и это усиливающее напряжение будет поступать на двигатель, а затем скорость двигателя постоянного тока / об / мин также уменьшится.
Not: В этой схеме мы можем заменить двигатель постоянного тока на светодиод на 12 В.Таким образом мы также можем управлять яркостью светодиода.
Как сделать контроллер скорости двигателя постоянного тока с использованием таймера NE555 IC
Что такое регулятор скорости двигателя постоянного тока?
Регулятор скорости двигателя постоянного тока — это простая электронная схема, которая используется для линейного управления скоростью подключенного привода постоянного тока / двигателя путем простого вращения присоединенного потенциометра. Управление скоростью двигателя постоянного тока может быть достигнуто с помощью широкого набора электронных конфигураций. В этой статье мы сосредоточимся на том, как сделать контроллер скорости двигателя постоянного тока с использованием метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Управление двигателем постоянного тока с помощью ШИМ имеет неотъемлемое преимущество, заключающееся в том, что потеря мощности в переключающем транзисторе всегда мала из-за того, что транзистор либо полностью включен, либо полностью выключен. В результате переключающий транзистор имеет пониженную рассеиваемую мощность, что дает ему линейный тип управления, что приводит к лучшей стабильности скорости. Еще одно преимущество заключается в том, что двигатель можно вращать гораздо медленнее, не останавливаясь. Поскольку амплитуда двигателя всегда остается постоянной

Сердцем этой схемы является ИС прецизионного таймера NE555.Микросхема таймера 555 имеет частоту колебаний от 670 до 680 Гц. Здесь микросхема таймера NE555 работает в нестабильном режиме, чтобы генерировать беспрепятственный прямоугольный сигнал ШИМ. Вы можете прочитать нашу предыдущую статью о нестабильных мультивибраторах, чтобы узнать больше об их работе.
JLCPCB — ведущая компания по производству прототипов печатных плат в Китае, предоставляющая нам лучший сервис, который мы когда-либо испытывали (качество, цена, обслуживание и время).Мы настоятельно рекомендуем заказывать печатные платы в JLCPCB, все, что вам нужно сделать, это просто загрузить файл Gerber и загрузить его на веб-сайт JLCPCB после создания учетной записи, как указано в видео выше, посетите их веб-сайт, чтобы узнать больше! .
Аппаратные компоненты
Для сборки этого проекта вам потребуются следующие детали:
Распиновка таймера 555
P75NF75 Распиновка
Полезные шаги
1) Припаиваем все резисторы
Чтобы купить печатные платы на заказ по удивительно низким ценам 2 доллара за 5 печатных плат, посетите: www.jlcpcb.com
2) После этого припаиваем все диоды на плате veroboard / PCB.
3) Теперь припаяйте все необходимые перемычки.
4) После этого припаиваем конденсаторы к вероплате.
5) Припаяйте микросхему таймера 555 и потенциометр 100 кОм к плате veroboard.
6) Припаяйте импульсный силовой MOSFET P75NF75 к плате veroboard.
7) Припаяйте разъемы входного блока 12 В постоянного тока и разъемы выходного блока двигателя постоянного тока.
8) Теперь включите питание и проверьте цепь, используя аккумулятор 12 В постоянного тока.
Схема
для регулятора скорости двигателя постоянного тока
Рабочее пояснение
Работу этой схемы довольно просто проследить. Здесь для управления скоростью двигателя постоянного тока используется свободный прямоугольный сигнал (PWM), этот сигнал PWM генерируется при работе микросхемы таймера NE555 в режиме нестабильного мультивибратора. Предустановленный Pot 100K управляет активным временем выходного ШИМ-сигнала. Среднее выходное напряжение двигателя постоянного тока зависит от рабочего цикла сигнала ШИМ.
Выходные импульсы ШИМ от микросхемы таймера служат в качестве управляющего сигнала для вывода затвора силового полевого МОП-транзистора P75NF75. Затем полевой МОП-транзистор реагирует и управляет подключенным двигателем постоянного тока в ответ на настройку предустановленного потенциометра 100K.

Принцип работы ШИМ регулятора оборотов двигателя

Основные схемы ШИМ регуляторов оборотов

1. ШИМ регулятор на микросхеме NE555

2. ШИМ регулятор на микроконтроллере

3. ШИМ регулятор с обратной связью по току

Где применяются ШИМ регуляторы оборотов двигателя?

Преимущества и недостатки ШИМ регуляторов оборотов

Преимущества:

Недостатки:

Как выбрать ШИМ регулятор оборотов?

Настройка и подключение ШИМ регулятора оборотов

Самостоятельная сборка ШИМ регулятора оборотов

Регулировка оборотов 12 вольтового двигателя

Шим регулятор оборотов двигателя

Похожие записи:

Одноканальный регулятор для мотора

Конструкция устройства

Принцип работы

Материалы и детали

Процесс сборки

Устройство системы

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

Зачем используют такой прибор-регулятор

Двухканальный регулятор для мотора

Конструкция устройства

Принцип работы

Материалы и детали

Процесс сборки

Схема номер 1

Схема регулятора оборотов шуруповерта 12в

Читайте так же

Читайте так же

ШИМ регулятор оборотов: схема модуля управления мотором

ШИМ регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока рассчитанного на напряжение 12 В

Шим регулятор оборотов двигателя с обратной связью. ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема. Принцип работы ШИМ регулятора

Схема ШИМ регулятор на NE555

Пошаговая сборка аналоговой схемы

Принцип работы ШИМ регулятора

Смотирте видео работы ШИМ регулятора

Использование частотных преобразователей

Применение электронных регуляторов

Принцип работы устройства

Изготовление самодельных реле

Схема на ШИМ-транзисторе

Внедрение автоматических систем управления

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ

Регулятор для двигателя переменного тока

Регулятор для двигателя постоянного тока

Шим на 555 таймере с плавным. Мощный шим регулятор

Шаг 1: Что такое ШИМ

Шаг 2: Типы ШИМ

Шаг 3: Как нам поможет ШИМ?

Шаг 4: Необходимые компоненты

Шаг 5: Построение устройства

Регулятор мощности на таймере 555

Схема ШИМ-регулятора скорости двигателя постоянного тока на основе NE555 с компоновкой печатной платы

Принципиальная схема регулятора скорости двигателя

Как работает регулятор скорости двигателя

Компоновка печатной платы регулятора скорости двигателя

A Простой понижающий стабилизатор на основе таймера 555 для светодиодных диммеров и управления скоростью двигателя постоянного тока

Понижающий преобразователь

Цепь нестабильного таймера 555 — Инструменты для электротехники и электроники

Обзор таймера 555, калькулятора

Как рассчитать частоту выходного напряжения

Банкноты

Приложения

Таймер синхронной цепи

Светодиодный указатель поворота

Тон-генератор

Дополнительная литература

Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ с микросхемой 555

Описание:

Схема управления скоростью двигателя ШИМ

Компоновка печатной платы для схемы таймера PWM 555

Необходимые компоненты:

Обучающее видео по ШИМ-регулированию скорости

О PCBWay и их услугах

Шаги по заказу печатной платы на PCBWay

Как сделать схему таймера 555 на плате

Подключите двигатель постоянного тока