Шим микросхема регулировка оборотов на: Шим микросхема регулировка оборотов на

Содержание

Шим микросхема регулировка оборотов на

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.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – это метод преобразования сигнала, при котором изменяется длительность импульса (скважность), а частота остаётся константой. В английской терминологии обозначается как PWM (pulse-width modulation). В данной статье подробно разберемся, что такое ШИМ, где она применяется и как работает.

Область применения

С развитием микроконтроллерной техники перед ШИМ открылись новые возможности. Этот принцип стал основой для электронных устройств, требующих, как регулировки выходных параметров, так и поддержания их на заданном уровне. Метод широтно-импульсной модуляции применяется для изменения яркости света, скорости вращения двигателей, а также в управлении силовым транзистором блоков питания (БП) импульсного типа.

Широтно-импульсная (ШИ) модуляция активно используется в построении систем управления яркостью светодиодов. Благодаря низкой инерционности, светодиод успевает переключаться (вспыхивать и гаснуть) на частоте в несколько десятков кГц. Его работа в импульсном режиме воспринимается человеческим глазом как постоянное свечение. В свою очередь яркость зависит от длительности импульса (открытого состояния светодиода) в течение одного периода. Если время импульса равно времени паузы, то есть коэффициент заполнения – 50%, то яркость светодиода будет составлять половину от номинальной величины. С популяризацией светодиодных ламп на 220В стал вопрос о повышении надёжности их работы при нестабильном входном напряжении. Решение было найдено в виде универсальной микросхемы – драйвера питания, работающего по принципу широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции. Схема на базе одного из таких драйверов детально описана здесь.

Подаваемое на вход микросхемы драйвера сетевое напряжение постоянно сравнивается с внутрисхемным опорным напряжением, формируя на выходе сигнал ШИМ (ЧИМ), параметры которого задаются внешними резисторами. Некоторые микросхемы имеют вывод для подачи аналогового или цифрового сигнала управления. Таким образом, работой импульсного драйвера можно управлять с помощью другого ШИ-преобразователя. Интересно, что на светодиод поступают не высокочастотные импульсы, а сглаженный дросселем ток, который является обязательным элементом подобных схем.

Масштабное применение ШИМ отражено во всех LCD панелях со светодиодной подсветкой. К сожалению, в LED мониторах большая часть ШИ-преобразователей работает на частоте в сотни Герц, что негативно отражается на зрении пользователей ПК.

Микроконтроллер Ардуино тоже может функционировать в режиме ШИМ контроллера. Для этого следует вызвать функцию AnalogWrite() с указанием в скобках значения от 0 до 255. Ноль соответствует 0В, а 255 – 5В. Промежуточные значения рассчитываются пропорционально.

Повсеместное распространение устройств, работающих по принципу ШИМ, позволило человечеству уйти от трансформаторных блоков питания линейного типа. Как результат – повышение КПД и снижение в несколько раз массы и размеров источников питания.

ШИМ-контроллер является неотъемлемой частью современного импульсного блока питания. Он управляет работой силового транзистора, расположенного в первичной цепи импульсного трансформатора. За счёт наличия цепи обратной связи напряжение на выходе БП всегда остаётся стабильным. Малейшее отклонение выходного напряжения через обратную связь фиксируется микросхемой, которая мгновенно корректирует скважность управляющих импульсов. Кроме этого современный ШИМ-контроллер решает ряд дополнительных задач, способствующих повышению надёжности источника питания:

  • обеспечивает режим плавного пуска преобразователя;
  • ограничивает амплитуду и скважность управляющих импульсов;
  • контролирует уровень входного напряжения;
  • защищает от короткого замыкания и превышения температуры силового ключа;
  • при необходимости переводит устройство в дежурный режим.

Принцип работы ШИМ контроллера

Задача ШИМ контроллера состоит в управлении силовым ключом за счёт изменения управляющих импульсов. Работая в ключевом режиме, транзистор находится в одном из двух состояний (полностью открыт, полностью закрыт). В закрытом состоянии ток через p-n-переход не превышает несколько мкА, а значит, мощность рассеивания стремится к нулю. В открытом состоянии, несмотря на большой ток, сопротивление p-n-перехода чрезмерно мало, что также приводит к незначительным тепловым потерям. Наибольшее количество тепла выделяется в момент перехода из одного состояния в другое. Но за счёт малого времени переходного процесса по сравнению с частотой модуляции, мощность потерь при переключении незначительна.

Широтно-импульсная модуляция разделяется на два вида: аналоговая и цифровая. Каждый из видов имеет свои преимущества и схемотехнически может реализовываться разными способами.

Аналоговая ШИМ

Принцип действия аналогового ШИ-модулятора основан на сравнении двух сигналов, частота которых отличается на несколько порядков. Элементом сравнения выступает операционный усилитель (компаратор). На один из его входов подают пилообразное напряжение высокой постоянной частоты, а на другой – низкочастотное модулирующее напряжение с переменной амплитудой. Компаратор сравнивает оба значения и на выходе формирует прямоугольные импульсы, длительность которых определяется текущим значением модулирующего сигнала. При этом частота ШИМ равна частоте сигнала пилообразной формы.

Цифровая ШИМ

Широтно-импульсная модуляция в цифровой интерпретации является одной из многочисленных функций микроконтроллера (МК). Оперируя исключительно цифровыми данными, МК может формировать на своих выходах либо высокий (100%), либо низкий (0%) уровень напряжения. Однако в большинстве случаев для эффективного управления нагрузкой напряжение на выходе МК необходимо изменять. Например, регулировка скорости вращения двигателя, изменение яркости светодиода. Что делать, чтобы получить на выходе микроконтроллера любое значение напряжения в диапазоне от 0 до 100%?

Вопрос решается применением метода широтно-импульсной модуляции и, используя явление передискретизации, когда заданная частота переключения в несколько раз превышает реакцию управляемого устройства. Изменяя скважность импульсов, меняется среднее значение выходного напряжения. Как правило, весь процесс происходит на частоте в десятки-сотни кГц, что позволяет добиться плавной регулировки. Технически это реализуется с помощью ШИМ-контроллера – специализированной микросхемы, которая является «сердцем» любой цифровой системы управления. Активное использование контроллеров на основе ШИМ обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

  • высокой эффективности преобразования сигнала;
  • стабильность работы;
  • экономии энергии, потребляемой нагрузкой;
  • низкой стоимости;
  • высокой надёжности всего устройства.

Получить на выводах микроконтроллера ШИМ сигнал можно двумя способами: аппаратно и программно. В каждом МК имеется встроенный таймер, который способен генерировать ШИМ импульсы на определённых выводах. Так достигается аппаратная реализация. Получение ШИМ сигнала с помощью программных команд имеет больше возможностей в плане разрешающей способности и позволяет задействовать большее количество выводов. Однако программный способ ведёт к высокой загрузке МК и занимает много памяти.

Примечательно, что в цифровой ШИМ количество импульсов за период может быть различным, а сами импульсы могут быть расположены в любой части периода. Уровень выходного сигнала определяется суммарной длительностью всех импульсов за период. При этом следует понимать, что каждый дополнительный импульс – это переход силового транзистора из открытого состояния в закрытое, что ведёт к росту потерь во время переключений.

Пример использования ШИМ регулятора

Один из вариантов реализации ШИМ простого регулятора уже описывался ранее в этой статье. Он построен на базе микросхемы NE555 и имеет небольшую обвязку. Но, несмотря на простату схемы, регулятор имеет довольно широкую область применения: схемы управления яркости светодиодов, светодиодных лент, регулировка скорость вращения двигателей постоянного тока.

Регулировать напряжение питания мощных потребителей удобно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество таких регуляторов заключается в том, что выходной транзистор работает в ключевом режиме, а значить имеет два состояния – открытое или закрытое. Известно, что наибольший нагрев транзистора происходит в полуоткрытом состоянии, что приводит к необходимости устанавливать его на радиатор большой площади и спасать его от перегрева.

Предлагаю простую схему ШИМ регулятора. Питается устройство от источника постоянного напряжения 12В. При указанном экземпляре транзистора, выдерживает ток до 10А.

Рассмотрим работу устройства: На транзисторах VT1 и VT2 собран мультивибратор с регулируемой скважностью импульсов. Частота следования импульсов около 7кГц. С коллектора транзистора VT2 импульсы поступают на ключевой транзистор VT3, который управляет нагрузкой. Скважность регулируется переменным резистором R4. При крайнем левом положении движка этого резистора, см. верхнюю диаграмму, импульсы на выходе устройства узкие, что свидетельствует о минимальной выходной мощности регулятора. При крайнем правом положении, см. нижнюю диаграмму, импульсы широкие, регулятор работает на полную мощность.


Диаграмма работы ШИМ в КТ1

С помощью данного регулятора можно управлять бытовыми лампами накаливания на 12 В, двигателем постоянного тока с изолированным корпусом. В случае применения регулятора в автомобиле, где минус соединён с корпусом, подключение следует выполнять через p-n-p транзистор, как показано на рисунке.
Детали: В генераторе могут работать практически любые низкочастотные транзисторы, например КТ315, КТ3102. Ключевой транзистор IRF3205, IRF9530. Транзистор p-n-p П210 заменим на КТ825, при этом нагрузку можно подключать на ток до 20А!


Варианты включения ШИМ регулятора

И в заключении следует сказать, что данный регулятор работает в моей машине с двигателем обогрева салона уже более двух лет.

Улучшенный ШИ регулятор на TL494

Вернуться в раздел электроники

 

 

Улучшенный ШИМ контроллер на TL494

Автор статьи: Токмаков Н.М., Сыктывкар, 2011г.



      Статья продолжает тему создания устройств управления мощными электродвигателями. В данном случае рассматривается устройство для управления электродвигателем с напряжением питания 24 вольта и мощностью до 2-х киловатт. Но регулятор можно применить и для других напряжений и мощностей, для этого его требуется дополнить устройством понижения напряжения питания электронной части, а транзисторы заменить на другие подходящие по мощности и допустимым напряжениям и токам. Выходной каскад устройства способен управлять десятком указанных на схеме транзисторов.

      Ранее на сайте уже размещена схема ШИМ регулятора оборотов коллекторного электродвигателя на микросхеме TL494, но как оказалось она имеет недостаток связанный с неполным диапазоном регулирования мощности. Терялось около 4-5% мощности двигателя. Упоминаемую статью можно посмотреть ЗДЕСЬ . Новая схема несколько доработана.


      Принципиальная схема регулятора:


      Верхнее положение задатчика оборотов соответствует отсутствию управляющих импульсов. Нижнее положение — максимальной мощности. Резисторами R3 и R1 можно изменить сектор работы рабочего органа потенциометра.

     Схема разрабатывалась и испытывалась на электротрайке с напряжением тяговой батареи 24 вольта. Поэтому некоторые элементы расчитаны на питание от 24 вольт, в частности узел питания на интегральном стабилизаторе DA1. При использовании более высокого напряжения необходимо позаботиться о понижении питания до разумной величины (30-18 вольт) или запитать от отдельной батареи аккумуляторов. Силовые выходные транзисторы должны иметь рабочее напряжение не менее 2-х кратно большее напряжения тяговой батареи, а суммарный ток сборки транзисторов в 2-4 раза больше номинального тока нагрузки.

      В качестве главного управляющего элемента устройства используется микросхема типа TL494CN, выпускаемая фирмой TEXAS INSTRUMENT (США). Она выпускается рядом зарубежных фирм под разными наименованиями. Например, фирма SHARP (Япония) выпускает микросхему IR3M02, фирма FAIRCHILD (США) — иА494, фирма SAMSUNG (Корея) — КА7500, фирма FUJITSU (Япония) — МВ3759, есть ещё mPC494,TL493,TL495,TL594 и т.д. Все эти микросхемы являются полными аналогами отечественной микросхемы КР1114ЕУ4 (М1114ЕУ4,K1006EУ4).
      Есть ещё отечественная микросхема M1114ЕУ3, но у неё изменена разводка выводов по ножкам микросхемы.
      TL594 — аналог TL494 c улучшенной точностью усилителей ошибки и компаратора.
      TL598 — аналог TL594 c двухтактным (pnp-npn) повторителем на выходе.


      Плюсы:
Развитые цепи управления, два дифференциальный усилителя (могут выполнять и логические функции)
      Минусы:
Однофазные выходы требуют дополнительной обвески (по сравнению с UC3825). Недоступно токовое управление, относительно медленная петля обратной связи. Синхронное включение двух и более ИС не так удобно, как в UC3825.


      Не будем подробно рассматривать устройство и работу этой управляющей микросхемы. ЗДЕСЬ можно посмотреть статью c описанием работы микросхемы.


      Разводка печатной платы регулятора:

     

      На рисунке должно быть все понятно. Размер печатной платы из одностороннего фольгированного стеклотекстолита 63 х 71 мм. Обратите внимание: дорожки питания разведены таким образом, что силовая и управляющая части запитаны отдельными проводниками. Это принципиально.
      Поставлена цель иметь максимально упрощенный ШИ регулятор для ДТП, поэтому ограничимся именно таким построением схемы устройства. Это позволит подобрать необходимые детали даже в дали от крупных городов. Микросхема TL494 широко применяется в блоках питания компьютеров, поэтому её найти не составит труда. При аккуратной сборке выходные импульсы должны иметь такой вид выходного сигнала с формирователя импульсов:

      При самостоятельной разводке печатной платы транзисторы VT2 и VT3 следует ставить ближе к источнику питания, а между эмиттерами транзисторов установить керамический конденсатор в непосредственно близости к ним.
Силовой модуль, куда входят резисторы R11-R15, транзисторы VT4-VT7, диод VD2 изготавливается отдельно с тщательным соблюдением требований к силовым устройствам. А диод VD2 вообще рекомендую ставить вблизи электродвигателя или на его клеммы, снабдив небольшим радиатором с площадью пластин 30-50 кв.см.

     Обратите внимание на подвод токосьемных проводников. После запаивания транзисторов и резисторов, надо уделить особое внимание прокладке электрических проводов. Необходимо проложить медные жилы непосредственно до выводов транзисторов. И чем толще, тем лучше. Удельные сопротивления припоя и меди различаются почти в десять раз. Поэтому в силовых цепях на припой как на проводник электричества расчитывать не следует. Он создает значительное падение напряжения, что является причиной неравномерной загрузки силовых транзисторов и как следствие ведет к проблемам с качественной работой всего устройства в целом. Чтобы не быть голословным приведу удельные сопротивления: медь — 0.0175 Ом*мм2/м, припой — 0.167 Ом*мм2/м (олово-0.115, свинец-0.221)

      Управляющий сигнал к силовому блоку подвести витым проводом и в центр сборки, а еще лучше для каждого транзистора свою витую пару, но это уже как идеальный вариант.

      Демпферный диод VD3 можно установить как в силовом блоке (если есть место) так и непосредственно на электродвигатель, либо по пути прокладки силовых кабелей.

      Возможно для кого-то представит интерес следующая схема устройства регулятора. Она несколько проще, но имеется недостаток в виде не полного регулирования мощности. Это связано с тем, что ключи имеют паузу (Dead time) для предотвращения сквозных токов в работе двухтактных каскадов. Это не позволяет использовать несколько последних процентов мощности нагрузки. Фотография осциллограммы наглядно показывает этот факт.

     Устройтва не имеют собственной защиты от перегрузок и коротких замыканий, поэтому используйте амперметр для контроля тока в нагрузке.

      На базе вышеуказанной схемы разработано устройтво с защитой по току в нагрузке.

      Используя опыт изготовления ШИМ регуляторов двигателей постоянного тока для электромобилей, наш украинский коллега из п.Долина Иваново-Франковской области Александр Сорочка разработал и собрал действующий контроллер для электродвигателя. (кликнуть по рисунку для открытия в отдельном окне)

     Схема разрабатывалась с помощью программы Splan v5.0, печатная плата программой SprintLayOut v4.0. Их легко найти на просторах Интернета. Программы также можно скачать здесь на сайте в разделе «Архивы». Они легко и быстро осваиваются в работе даже начинающими.

     Для удобства работы с документацией предлагается возможность скачать исходные файлы СХЕМЫ и ЧЕРТЕЖА платы. Не лишне сообщить, что чертеж последней печатной платы возможно применить для изготовления всех устройств представленных в статье, просто некоторые соединения выполнить перемычками через имеющиеся отверстия в плате.

     Для управления драйвером (ШИМ регулятором) традиционно применяю датчик положения дроссельной заслонки типа 39.3855 от ВАЗовских автомобилей. Он устроен не совсем так как хотелось бы. Была попытка разобрать его и усовершенствовать. Разобрать удалось, но усовершенствовать не представляется возможным. Может быть кому-то удастся это сделать. Вот его конструкция (по контуру крышки залит компаунд, он легко колется резаком):


     После сборки крышечку залить селиконовым герметиком, излишки удалить до высыхания.

Вернуться в раздел электроники, к другим схемам ШИМ



принцип действия и сфера применения

Эта самодельная схема может быть использована в качестве регулятора скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для 12 В галогенных и светодиодных ламп мощностью до 50 Вт. Управление идёт с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при частоте следования импульсов около 200 Гц. Естественно частоту можно при необходимости изменить, подобрав по максимальной стабильности и КПД.

Большинство подобных конструкций собирается по гораздо более простой схеме. Здесь же представляем более усовершенствованный вариант, который использует таймер 7555, драйвер на биполярных транзисторах и мощный полевой MOSFET. Такая схематика обеспечивает улучшенное регулирование скорости и работает в широком диапазоне нагрузки. Это действительно очень эффективная схема и стоимость её деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

Схема ШИМ регулятора для мотора 12 В

В схеме используется Таймер 7555 для создания переменной ширины импульсов около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который контролирует скорость электро двигателя или ламп освещения.

Есть много применений для этой схемы, которые будут питаться от 12 В: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Использовать её можно в автомобилях, лодках и электротранспортных средствах, в моделях железных дорог и так далее.

Светодиодные лампы на 12 В, например LED ленты, тоже можно смело сюда подключать. Все знают, что светодиодные лампы гораздо более эффективны, чем галогенные или накаливания, они прослужит намного дольше. А если надо — питайте ШИМ-контроллер от 24 и более вольт, так как сама микросхема с буферным каскадом имеют стабилизатор питания.

Регулятор скорости двигателя переменного тока

ШИМ контроллер на 12 вольт

Драйвер регулятора постоянного тока полумостовой

Схема регулятора оборотов минидрели

РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ С РЕВЕРСОМ

Всем привет, наверно многие радиолюбители, также как и я, имеют не одно хобби, а несколько. Помимо конструирования электронных устройств занимаюсь фотографией, съемкой видео на DSLR камеру, и видео монтажом. Мне, как видеографу, был необходим слайдер для видео съемки, и для начала вкратце объясню, что это такое. Ниже на фото показан фабричный слайдер.

Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Он являются аналогом рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное перемещение камеры вокруг снимаемого объекта. Другим очень сильным эффектом, который можно использовать при работе со слайдером, — это возможность приблизиться или удалиться от объекта съемки. На следующем фото изображен двигатель, который выбрал для изготовления слайдера.

В качестве привода слайдера используется двигатель постоянного тока с питанием 12 вольт. В интернете была найдена схема регулятора для двигателя, который перемещает каретку слайдера. На следующем фото индикатор включения на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом и выключатель питания.

При работе такого устройства важно, чтоб была плавная регулировка скорости, плюс легкое включение реверса двигателя. Скорость вращения вала двигателя, в случае применения нашего регулятора, плавно регулируется вращением ручки переменного резистора на 5 кОм. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта увлекаюсь фотографией, и кто-то ещё захочет повторить это устройство, желающие могут скачать в конце статьи архив со схемой и печатной платой регулятора. На следующем рисунке приведена принципиальная схема регулятора для двигателя:

Схема регулятора

Схема очень простая и может быть легко собрана даже начинающими радиолюбителями. Из плюсов сборки этого устройства могу назвать его низкую себестоимость и возможность подогнать под нужные потребности. На рисунке приведена печатная плата регулятора:

Но область применения данного регулятора не ограничивается одними слайдерами, его легко можно применить в качестве регулятора оборотов, например бор машинки, самодельного дремеля, с питанием от 12 вольт, либо компьютерного кулера, например, размерами 80 х 80 или 120 х 120 мм. Также мною была разработана схема реверса двигателя, или говоря другими словами, быстрой смены вращения вала в другую сторону. Для этого использовал шестиконтактный тумблер на 2 положения. На следующем рисунке изображена схема его подключения:

Средние контакты тумблера, обозначенные (+) и (-) подключают к контактам на плате обозначенным М1.1 и М1.2, полярность не имеет значения. Всем известно, что компьютерные кулеры, при снижении напряжения питания и, соответственно, оборотов, издают в работе намного меньший шум. На следующем фото, транзистор КТ805АМ на радиаторе:

В схеме можно использовать почти любой транзистор средней и большой мощности n-p-n структуры. Диод также можно заменить на подходящие по току аналоги, например 1N4001, 1N4007 и другие. Выводы двигателя зашунтированы диодом в обратном включении, это было сделано для защиты транзистора в моменты включения — отключения схемы, так как двигатель у нас нагрузка индуктивная. Также, в схеме предусмотрена индикация включения слайдера на светодиоде, включенном последовательно с резистором.

При использовании двигателя большей мощности, чем изображен на фото, транзистор для улучшения охлаждения нужно прикрепить к радиатору. Фото получившейся платы приведено ниже:

Плата регулятора была изготовлена методом ЛУТ. Увидеть, что получилось в итоге, можно на видеоролике.

Видео работы

В скором времени, как будут приобретены недостающие части, в основном механика, приступлю к сборке устройства в корпусе. Статью прислал Алексей Cитков .

Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала существует специальный прибор –регулятор оборотов электродвигателя 220в. Стабильная эксплуатация, отсутствие перебоев напряжения, долгий срок службы – преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

  • Для чего нужен частотный преобразователь оборотов
  • Область применения
  • Выбираем устройство
  • Устройство ПЧ
  • Виды устройств
    • Процесс пропорциональных сигналов

Для чего нужен частотный преобразователь оборотов

Функция регулятора в инвертировании напряжения 12, 24 вольт, обеспечение плавности пуска и остановки с использованием широтно-импульсной модуляции.

Контроллеры оборотов входят в структуру многих приборов, так как они обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет регулировать обороты в нужную величину.

Область применения

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:

  • отопительный комплекс;
  • приводы оборудования;
  • сварочный аппарат;
  • электрические печи;
  • пылесосы;
  • швейные машинки;
  • стиральные машины.

Выбираем устройство

Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

  1. Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
  2. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
  3. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
  4. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
  5. Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.

Устройство ПЧ
  • двигатель переменного тока природный контроллер;
  • привод;
  • дополнительные элементы.

Схема контроллера оборотов вращения двигателя 12 в изображена на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра. Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.

Прибор может быть куплен в специализированных точках продажи, а можно сделать самому.

Схема регулятора оборотов вращения переменного тока

При пуске трехфазного двигателя на всю мощность, передаётся ток, действие повторяется около 7 раз. Сила тока сгибает обмотки двигателя, образуется тепло, на протяжении долгого времени. Преобразователь представляет собой инвертор, обеспечивающий превращение энергии. Напряжение поступает в регулятор, где происходит выпрямления 220 вольт с помощью диода, расположенного на входе. Затем происходит фильтрация тока посредством 2 конденсатора. Образуется ШИМ. Далее импульсный сигнал передаётся от обмоток двигателя к определённой синусоиде.

Существует универсальный прибор 12в для бесколлекторных двигателей.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Схема состоит из двух частей–логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Эта схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными видами двигателей. Питание схем раздельное, драйверам ключей требуется питание 12В.

Виды устройств

Прибор триак

Устройство симистр (триак) используется для регулирования освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.

Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.

С помощью преобразователя регулируется мощность методом изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается посредством нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Преобразователи на электронных ключах

Распространённые регулятор тиристор, обладающие простой схемой работы.

Тиристор, работает в сети переменного тока.

Отдельным видом является стабилизатор напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит трансформатор с многочисленными обмотками.

Схема стабилизатора постоянного тока

Зарядное устройство 24 вольт на тиристоре

К источнику напряжения 24 вольт. Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Процесс пропорциональных сигналов

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.

Микросхема TDA 1085

Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление электродвигателем 12в, 24в обратной связью без потерь мощности. Обязательным является содержание таходатчика, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал стаходатчика идёт на микросхему, которая передаёт силовым элементам задачу – добавить напряжение на мотор. При нагрузке на вал, плата прибавляет напряжение, а мощность увеличивается. Отпуская вал, напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота управляется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольт устанавливается в стиральные машины.

Своими руками можно сделать прибор для гриндера, токарного станка по дереву, точила, бетономешалки, соломорезки, газонокосилки, дровокола и многого другого.

Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров 12, 24 вольт, заливаются смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому часто изготавливается прибор 12в самостоятельно. Несложный вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего необходимы элементы C1, R4, перемычка X1 не нужна, а при обратной связи наоборот.

При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.

Важно! При регулировке контроллера мощности нужно помнить, что все детали устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

На простых механизмах удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. К примеру, они могут изменить скорость вращения вала мотора. С технической стороны выполнить такой регулятор просто (потребуется установка одного транзистора). Применим для регулировки независимой скорости моторов в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены два варианта регуляторов: одноканальные и двухканальные.

Видео №1. Одноканальный регулятор в работе. Меняет скорость кручения вала мотора посредством вращения ручки переменного резистора.

Видео №2. Увеличение скорости кручения вала мотора при работе одноканального регулятора. Рост числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

Видео №3. Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости кручения валов моторов на базе подстроечных резисторов.

Видео №4. Напряжение на выходе регулятора измерено цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению батарейки, от которого отняли 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора). При использовании батарейки в 9,55 вольт, фиксируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

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.

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!

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.

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.

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 оборотов двигателя постоянного тока работает на принципах широтно-импульсной модуляции и применяется для изменения оборотов двигателя постоянного тока на 12 вольт. Регулирование частоты вращения вала двигателя при помощи широтно-импульсной модуляции дает больший КПД, чем при применение простого изменения постоянного напряжения подаваемого на двигатель, хотя эти схемы мы тоже рассмотрим

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока схема на 12 вольт

Двигатель подключен в цепь к полевому транзистору который управляется широтно-импульсной модуляцией осуществляемой на микросхеме таймере NE555, поэтому и схема получилась такой простой.

ШИМ регулятор реализован с помощью обычного генератора импульсов на нестабильном мультивибраторе, генерирующий импульсы с частотой следования 50 Гц и построенного на популярном таймере NE555. Сигналы поступающие с мультивибратора создают поле смещения на затворе полевого транзистора. Длительность положительного импульса настраивается при помощи переменного сопротивления R2. Чем выше длительность положительного импульса поступающего на затвор полевого транзистора, тем большая мощность подается на электродвигатель постоянного тока. И на оборот чем меньше длительность импульса, тем слабее вращается электродвигатель. Эта схема прекрасно работает от аккумуляторной батареи на 12 вольт.

Регулирование оборотов двигателя постоянного тока схема на 6 вольт

Скорость 6 вольтового моторчика можно регулируется в пределах 5-95%

Регулятор оборотов двигателя на PIC-контроллере

Регулировка оборотов в этой схеме достигается подачей на электромотор импульсов напряжения, различной длительности. Для этих целей используются ШИМ (широтно-импульсные модуляторы). В данном случае широтно-импульсное регулирование обеспечивается микроконтроллер PIC. Для управления скоростью вращения двигателя используются две кнопки SB1 и SB2, «Больше» и «Меньше». Изменять скорость вращенияможно только при нажатом тумблере «Пуск». Длительность импульса при этом изменяется, в процентном отношении к периоду, от 30 — 100%.

В качестве стабилизатора напряжения микроконтроллера PIC16F628A, используется трехвыводной стабилизатор КР1158ЕН5В, имеющий низкое падение напряжение «вход-выход», всего около 0,6В. Максимальное входное напряжение — 30В. Все это позволяет применять двигатели с напряжением от 6В до 27В. В роли силового ключа используется составной транзистор КТ829А который желательно установить на радиатор.

Устройство собрано на печатной плате размерами 61 х 52мм. Скачать рисунок печатной платы и файл прошивки можно по ссылке выше. (Смотри в архиве папку 027-el )

Простое решение для вашей задачи!

Есть в наличии

Купить оптом

Модуль построен на базе мощного силового ключа IRF2204 с рабочим током до 210А, и предназначен для регулировки яркости ламп накаливания, светодиодных лент и частоты вращения электродвигателей напряжением 6-30В.

Будет полезен для регулировки яркости дневных ходовых огней и будет незаменим для регулировки оборотов печки, а так же в качестве регулятора скорости надувной лодки с электромотором.

Регулировка частоты ШИМ управления позволит полностью убрать гул обмоток двигателя, а встроенная защита ограничит превышение рабочего тока.

Технические характеристики

Особенности
  • Компактный размер
  • Широкий диапазон плавной регулировки частоты ШИМ — 300-10000Гц.
  • Широкий диапазон рабочего напряжения 6-30В
  • Возможность ограничения рабочего тока.
  • Защита от неправильного подключения полярности.
  • Построен на базе мощного полевого ключа IRF2204
  • Предусмотрена возможность усиления силового ключа.

Дополнительная информация

При токе боле 5А необходима установка радиатора. При максимальном токе 80А площадь радиатора должна составлять не менее 600 см2.

Статьи

Комплект поставки
  • Модуль — 1 шт.
  • Инструкция — 1 шт.

Что потребуется для сборки
  • Для подключения понадобится: провод, отвертка, бокорезы.

Подготовка к эксплуатации
  • Подключите лампу накаливания, напряжением 12В, к клемме OUT.
  • Подайте питание 12В на клемму IN
  • Вращайте переменный резистор. При вращении должна меняться яркость свечения лампы.
  • Проверка завершена. Приятной эксплуатации.

Условия эксплуатации
  • Температура -30С до +50С. Относительная влажность 20-80% без образования конденсата.

Меры предосторожности
  • Не превышайте максимально допустимое напряжение питания модуля.
  • Не превышайте максимально допустимую мощность нагрузки.
  • Не соблюдение данных требований может привести к выходу устройства из строя.

Вопросы и ответы
  • Добрый день. Вопрос по MP4511 ШИМ регулятор мощности 6-35В 80А Задача собрать электросамокат и электромобиль ребенку. Для этого есть двигатель на 90 Вт 24 В 7 А для самоката и двигатель на 110 ВТ от печки Газ на 15А 12 В и аккумулятор. Прошу подтвердить правильно ли я понял. данного устройства будет достаточно для регулирования оборотов?! т.к. на сайтах самодельщиков все заказывают китайские контроллеры, а с применением данного устройства что то никто не собирает. Или нужно будет что то еще включить в цепь. Так же прошу сообщить стоимость доставки до Оренбурга, получение на почте?! или транспортная компания до по адресата?! Спасибо.
    • Здравствуйте, Виктор! MP4511 — хороший выбор, этот модуль будет работать с Вашим мотором без каких-либо дополнительных устройств. По поводу доставки: мы работаем со службой СПСР, стоимость доставки до Вашего города рассчитывается после оформления заказа.
  • возможно ли заказать 12(24)-60В 80А???
    • Владимир, к сожалению, модуля с такими параметрами у нас в продаже нет.
  • Здравствуйте. Для плавной регулировки скорости детского электромобиля хочу использовать данный прибор, скажите, можно ли использовать с ним электронную педаль от приоры (вместо подстроечного резистора). Есть ли альтернатива этой педали меньшего размера?
    • Здравствуйте! Я не знаю, на каком принципе работает электронная педаль Приоры. Если там переменный резистор сопротивлением 100…500 кОм — то подойдёт.
  • Добрый день. купил модуль мр4511 80а. пролежал полгода без дела, а сегодня понадобился. Необходимо напряжение с аккумулятора шуроповерта понизить с 22 до 18 вольт. Подключаю аккумулятор и на входе регулятора вижу напряжение 6,7 вольт. нагрузка отключена. Подключаю для пробы нагрузку лампу 12 вольт 5 ватт напряжение на выходе не более 2,3 вольта. Схемы нет. Куда копать. Можете ли выслать схему. С уважением Алексей.
    • Проверьте наличие установленных перемычек. И качество пайки всех компонентов.
  • Здравствуйте. Хочу использовать данный модуль в авто. Чтобы после замены лампочек на светодиоды использовать данный ШИМ регулятор (подключить к старому резисторному 6…12В). Нужно ли мне менять дополнительно базовую схему или оставить всё как есть?
    • Модуль не подойдет для вашей задачи. Поптому-что регулировка производится по цепи -12В
  • Можно ли подключить электр. лодочный мотор ECO MOTOR PRO NISSAMARAN 36, если да, то как это сделать. Нужен ли шунт, где его достать и как устранить свист мотора если будет. Нужно ли ставить паралельно мотора силовой диод и какой лучше. Обороты регулируются с 0?
    • Можно. В установки ШУНТА необходимости нет. Установите в место него перемычку. Частоту ШИМ генератора установите в положении Hi. Если остаточный свист обмоток будет мешать, попробуйте поднять частоту ШИМ генератора до 20 КГц. Для этого поменяйте номинал резистора R1 на 510 Ом, R5 на 10 кОм, R8 на 4,7 кОм. Для облегчения работы силового ключа рекомендуем установить параллельно дополнительный, на плате предусмотрено место и обозначено как VT2. Силовые ключи должны быт установлены на радиатор площадью не менее 1000 см2..jpg
  • Получил регулятор мощности, подскажите пожалуйста, как мастерить радиатор если элементов, через которые должно отводиться тепло на плате два, а не один, как на картинке, и между ними НАПРЯЖЕНИЕ! Т,е я не смогу подсоединить их к одному радиатору, потому что коротнет, а два радиатора на каждый не получится, потому что расстояние между ними 1 мм!!!
    • Элементы необходимо устанавливать на радиатор через термопродящую пластину. В некоторых случаях элемент VD2, имеющий два вывода, не требует установку на радиатор. Проверьте если он не греется просто отогните его от радиатора.
  • Какой радиатор необходим? Максимальный ток 5А.
    • Sl-01H будет оптимален https://сайт/shop/1920368
  • Есть ли для него коробочка?
    • Специального корпуса для устройства нет. Универсальный корпус можно подобрать тут https://сайт/shop/cases
  • Здравствуйте! Хотел приобрести ШИМ 4511 цена 1030 доставка 850р. почему так дорого? Город Нальчик, Кабардино-Балкарская республика. Почтой нет возможности отправить?
    • Добрый день. Для отправки Почтой России Заполните все поля в корзине, и выберете онлайн оплату.Почтой России доставляются только оплаченные заказы. Доставка наложенным платежом не осуществляется!
  • Доброе время суток. Скажите данный регулятор можно использовать для регулировки накала нихрома подключив его к выходам блока питания ПК. Случайно купил регулятор частоты, он не снижает напряжение)
  • Здравствуйте, вопрос по мр4511. Использую для регулировки накалатнихромовой проволоки. Питание от БП компьютера. Подключаю на шим минус, +12в с выходного минуса к нихрому и второй конец проволоки к 5 в Блока питания. Все работает но пищат обмотки трансформатора БП. Как можно убрать это? Просто от 5 в шим не работает. Приходиться так. Может как то перемычки переставить
    • Это не всегда возможно, так как напрямую зависит от особенностей катушек трансформатора и электродвигателя. Тем не менее шум обмоток можно убрать или уменьшить с помощью регулятора частоты ШИМ генератора на модуле.
  • Здравствуйте! Как сделать что бы вентилятор не свистел при снижении оборотов?
    • Это не всегда возможно, так как напрямую зависит от особенностей обмоток трансформатора и электродвигателя. Тем не менее можно попробовать изменить номинал резистора R1 на 510 Ом, R5 на 10 кОм, R8 на 4,7 кОм.
  • Выдержит ли этот регулятор 500 вт и 37 вольт
    • 500Вт выдержит, а вот напряжение 37В будет на возможном пределе микросхемы линейного стабилизатора. Какая попадется микросхема. Если параметр будет занижен может сгореть.
  • Добрый день! Скажите, можно ли этим устройством управлять через «Ардуино нано» по аналоговому выходу 0 — +5В, через транзистор, для смены полюсовки и подключив вместо потенциометра?
    • В теории возможно, нужно пробовать.

ШИМ или PWM (широтно-импульсная модуляция, по-английски pulse-width modulation) – это способ управления подачей мощности к нагрузке. Управление заключается в изменении длительности импульса при постоянной частоте следования импульсов. Широтно-импульсная модуляция бывает аналоговой, цифровой, двоичной и троичной.

Применение широтно-импульсной модуляции позволяет повысить КПД электрических преобразователей, особенно это касается импульсных преобразователей, составляющих сегодня основу вторичных источников питания различных электронных аппаратов. Обратноходовые и прямоходовые однотактные, двухтактные и полумостовые, а также мостовые импульсные преобразователи управляются сегодня с участием ШИМ, касается это и резонансных преобразователей.

Широтно-импульсная модуляция позволяет регулировать яркость подсветки жидкокристаллических дисплеев сотовых телефонов, смартфонов, ноутбуков. ШИМ реализована в , в автомобильных инверторах, в зарядных устройствах и т. д. Любое зарядное устройство сегодня использует при своей работе ШИМ.

В качестве коммутационных элементов, в современных высокочастотных преобразователях, применяются биполярные и полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме. Это значит, что часть периода транзистор полностью открыт, а часть периода — полностью закрыт.

И так как в переходных состояниях, длящихся лишь десятки наносекунд, выделяемая на ключе мощность мала, по сравнению с коммутируемой мощностью, то средняя мощность, выделяемая в виде тепла на ключе, в итоге оказывается незначительной. При этом в замкнутом состоянии сопротивление транзистора как ключа очень невелико, и падение на нем напряжения приближается к нулю.

В разомкнутом же состоянии проводимость транзистора близка к нулю, и ток через него практически не течет. Это позволяет создавать компактные преобразователи с высокой эффективностью, то есть с небольшими тепловыми потерями. А резонансные преобразователи с переключением в нуле тока ZCS (zero-current-switching) позволяют свести эти потери к минимуму.


В ШИМ-генераторах аналогового типа, управляющий сигнал формируется аналоговым компаратором, когда на инвертирующий вход компаратора, например, подается треугольный или пилообразный сигнал, а на неинвертирующий — модулирующий непрерывный сигнал.

Выходные импульсы получаются , частота их следования равна частоте пилы (или сигнала треугольной формы), а длительность положительной части импульса связана с временем, в течение которого уровень модулирующего постоянного сигнала, подаваемого на неинвертирующий вход компаратора, оказывается выше уровня сигнала пилы, который подается на инвертирующий вход. Когда напряжение пилы выше модулирующего сигнала — на выходе будет отрицательная часть импульса.

Если же пила подается на неинвертирующий вход компаратора, а модулирующий сигнал — на инвертирующий, то выходные импульсы прямоугольной формы будут иметь положительное значение тогда, когда напряжение пилы выше значения модулирующего сигнала, поданного на инвертирующий вход, а отрицательное — когда напряжение пилы ниже сигнала модулирующего. Пример аналогового формирования ШИМ — микросхема TL494, широко применяющаяся сегодня при построении импульсных блоков питания.


Цифровая ШИМ используются в двоичной цифровой технике. Выходные импульсы также принимают только одно из двух значений (включено или выключено), и средний уровень на выходе приближается к желаемому. Здесь пилообразный сигнал получается благодаря использованию N-битного счетчика.

Цифровые устройства с ШИМ работают также на постоянной частоте, обязательно превосходящей время реакции управляемого устройства, этот подход называется передискретизацией. Между фронтами тактовых импульсов, выход цифрового ШИМ остается стабильным, или на высоком, или на низком уровне, в зависимости от текущего состояния выхода цифрового компаратора, который сравнивает уровни сигналов на счетчике и приближаемый цифровой.

Выход тактуется как последовательность импульсов с состояниями 1 и 0, каждый такт состояние может сменяться или не сменяться на противоположное. Частота импульсов пропорциональна уровню приближаемого сигнала, а единицы, следующие друг за другом могут сформировать один более широкий, более продолжительный импульс.

Получаемые импульсы переменной ширины будут кратны периоду тактования, а частота будет равна 1/2NT, где T – период тактования, N – количество тактов. Здесь достижима более низкая частота по отношению к частоте тактования. Описанная схема цифровой генерации — это однобитная или двухуровневая ШИМ, импульсно-кодированная модуляция ИКМ.

Эта двухуровневая импульсно-кодированная модуляция представляет собой по сути серию импульсов с частотой 1/T, и шириной Т или 0. Для усреднения за больший промежуток времени применяется передискретизация. Высокого качества ШИМ позволяет достичь однобитная импульсно-плотностная модуляция (pulse-density-modulation), называемая также импульсно-частотной модуляцией.

При цифровой широтно-импульсной модуляции прямоугольные подимпульсы, которыми оказывается заполнен период, могут приходиться на любое место в периоде, и тогда на среднем за период значении сигнала сказывается только их количество. Так, если разделить период на 8 частей, то комбинации импульсов 11001100, 11110000, 11000101, 10101010 и т. д. дадут одинаковое среднее значение за период, тем не менее, отдельно стоящие единицы утяжеляют режим работы ключевого транзистора.

Корифеи электроники, повествуя о ШИМ, приводят такую аналогию с механикой. Если при помощи двигателя вращать тяжелый маховик, то поскольку двигатель может быть либо включен, либо выключен, то и маховик будет либо раскручиваться и продолжать вращаться, либо станет останавливаться из-за трения, когда двигатель выключен.

Но если двигатель включать на несколько секунд в минуту, то вращение маховика будет поддерживаться, благодаря инерции, на некоторой скорости. И чем дольше продолжительность включения двигателя, тем до более высокой скорости раскрутится маховик. Так и с ШИМ, на выход приходит сигнал включений и выключений (0 и 1), и в результате достигается среднее значение. Проинтегрировав напряжение импульсов по времени, получим площадь под импульсами, и эффект на рабочем органе будет тождественен работе при среднем значении напряжения.

Так работают преобразователи, где переключения происходят тысячи раз в секунду, и частоты достигают единиц мегагерц. Широко распространены специальные ШИМ-контроллеры, служащие для управления балластами энергосберегающих ламп, блоками питания, и т. д.


Отношение полной длительности периода импульса ко времени включения (положительной части импульса) называется скважностью импульса. Так, если время включения составляет 10 мкс, а период длится 100 мкс, то при частоте в 10 кГц, скважность будет равна 10, и пишут, что S = 10. Величина обратная скважности называется коэффициентом заполнения импульса, по-английски Duty cycle, или сокращенно DC.

Так, для приведенного примера DC = 0.1, поскольку 10/100 = 0.1. При широтно-импульсной модуляции, регулируя скважность импульса, то есть варьируя DC, добиваются требуемого среднего значения на выходе электронного или другого электротехнического устройства, например двигателя.

Регулировать значения уровня напряжение питания можно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество такой настройки состоит в том, что выходной транзистор работает в режиме ключа и может быть только в двух состояниях — открытом или закрытом, что исключает его перегрев, а значит использование большого радиатора и как следствие снижает расходы на электроэнергию.

На VT1 и VT2 построен мультивибратор с регулируемой скважностью импульсов. Частота следования которых около 7кГц. С коллектора второго транзистора импульсы идут на мощный ключевой транзистор MOSFET N302AP, который и управляет подключенной нагрузкой. Скважность изменяется подстроечным сопротивлением R4. При крайнем левом положении этого сопротивления, смотри верхний рисунок импульсы на выходе узкие, что говорит о минимальной выходной мощности. При крайнем правом положении, устройство работает на максимальную мощность.


В качестве нагрузке к регулятору можно подключить лампы накаливания (в том числе и на 12 вольт), электродвигатели постоянного тока и даже регулировать ток в зарядном устройстве.

Конструкция очень простая, и при правильном монтаже сразу начинают работать. В качестве управляющего ключа, также как и в предыдущем случае применен мощный полевой n- канальный транзистор.

Если вдруг необходимо регулировать напряжение на нагрузке, один из контактов которой подключен к «массе» (такое бывает в автомобиле), то используется схема, в которой к плюсу блока питания подключен сток n -канального полевого транзистора, а нагрузка подключается к истоку.

Схема регулятора основанного на широтно-импульсной модуляции или просто , 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.

Шим регулятор оборотов двигателя

Двигатель подключен к полевому транзистору VT1, который управляется ШИМ мультивибратором, построенным на популярном таймере NE555. Из-за применения 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):

  • Тип транзистора: MOSFET
  • Полярность: N
  • Максимальная рассеиваемая мощность (Вт): 75
  • Предельно допустимое напряжение сток-исток (В): 50
  • Предельно допустимое напряжение затвор-исток (В): 20
  • Максимально допустимый постоянный ток стока (А): 30

3-амперный ШИМ-контроллер двигателя постоянного тока. Схема

Этот недорогой ШИМ-контроллер двигателя постоянного тока может управлять любым двигателем, рассчитанным на напряжение от 12 В до 30 В с током потребления максимум 3 А. Направление двигателя контролируется с помощью переключателя, а скорость двигателя — с помощью обычного потенциометра.

Схема контроллера построена на микросхемах LMD18200 и SG3525. Микросхема SG3525 — это чип управления широтно-импульсным модулятором, а LMD18200 — H-мост, позволяющий двигателю работать в обоих направлениях.

SG3525 обеспечивает регулировку частоты и рабочего цикла. Частота генератора определяется компонентами, подключенными к контактам 5 и 6. Потенциометр P2 служит для регулировки частоты в диапазоне от 1,16 кГц до 35 кГц. Хотя обычно рекомендуется поддерживать частоту не ниже 20 кГц, иначе двигатель будет издавать слышимый звук. Но в некоторых случаях это просто невозможно в зависимости от двигателя, который вы используете.

Потенциометр P1 определяет рабочий цикл, который можно регулировать от 10% до 100% для эффективного управления скоростью двигателя. Внутренние транзисторы работают особым образом, позволяющий получить 100% рабочий цикл.

Внутренние транзисторы драйвера заземлены контактами 11 и 14 для чередования циклов генератора. Контакт 16 микросхемы SG3525 — это клемма VREF, которая выдает 5 В. Резистор R1 подает напряжение питания на внутренний транзистор с открытым коллектором LMD18200.

Теперь о LMD18200. Переключатель S1 управляет выводом (контакт 3) определяющим направление вращения двигателя по часовой стрелке или наоборот. Резистор R4 подключен к контакту T термометра (контакт 9), который здесь не используется. Эта функция может быть востребована для предупреждения повышения температуры микросхемы свыше 145 градусов. При превышении температуры свыше 170 °C LMD18200 автоматически отключается.

Контакт 8 LMD18200 — это вход считывания тока. Резистор R6 соединяет этот вывод с землей. Вход тормоза (контакт 4) жестко заземлен. Конденсаторы C2 и C4 на выходе двигателя являются бутстрапными. Контакты LMD18200 2 и 10 — это выходы H-моста, управляющие двигателем постоянного тока.

В блоке источника питания конденсаторы с C5 по C9 служат для подавления шума на шинах питания контроллера и двигателя. Стабилизатор напряжения L7805ACV для питания логики принимает любое входное нестабилизированное напряжение от 7,5 В до 18 В, подаваемое на выводы K2.

Другой разъем питания, K3, предназначен для питания двигателя. Мощность источника питания, конечно, зависит от используемого двигателя. Если вы хотите использовать мощный двигатель, потребляющий более 1 А, возможно, стоит усилить медные дорожки идущие от K2 / K3 с помощью сплошного медного провода сечением 1,5 мм2.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Если вы хотите связать драйвер с источником питания 5 В, просто уберите потенциометр P1 и подайте напряжение 5 В на контакт 2 IC. На рисунке ниже показана печатная плата, разработанная для этого драйвера. Плата рассчитана на компактность при использовании только выводных компонентов, т.е. никаких SMD.

Регулятор оборотов N76E003AT20 трёхфазного мотора ШИМ 6-30В 2А

ШИМ-регулятор оборотов трёхфазного бесщёточного мотора постоянного тока

  • Рабочее напряжение: 6-30 В
  • Потребляемый ток: 0.1 А
  • Максимальный рабочий ток: 2 А
  • Микроконтроллер: N76E003AT20
  • Тип ШИМ: цифровой
  • Частота ШИМ: 0.5-20 кГц
  • Напряжение ШИМ-сигнала: 0.1-5 В
  • Ручное управление
  • Защита: от обратной полярности входного напряжения
  • Размеры: 64 х 33 х 15 мм
  • Вес: 17 гр

ШИМ-регулятор оборотов трёхфазного бесщёточного (бесколлекторного) мотора относится к определённому виду электронных устройств, умеющих создавать и контролировать цифровую широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Модуль позволяет управлять моторами, в конструкции которых уже установлен внутренний драйвер, способный самостоятельно распределять токи по фазам, а также понимать сигналы управления, получаемые от ШИМ-регулятора.

В основу регулятора заложено 3 функции: смена направления вращения вала мотора (CW/CCW), моментальная остановка мотора, и изменение скорости вращения вала мотора с использованием ШИМ-модуляции 0.1-5 вольт (PWM). Для каждой функции на плате имеются необходимые кнопки/ручки и клеммы-терминалы с винтовыми зажимами, к которым и подключается трёхфазный бесщёточный мотор.

Регулятор собран на предварительно запрограммированной микросхеме N76E003AT20 с ядром 8-битного микроконтроллера 1Т 8051. Модуль самостоятельно генерирует электрические импульсы прямоугольной формы, моментально переключающие напряжение выходного сигнала ШИМ от 0 до 5 вольт. Наличие высокоуровневого импульса можно представить логической единицей, каждое его отсутствие — логическим нулём. Усреднённое суммарное количество единиц и нулей в один момент времени определяет напряжение на выходе ШИМ.

Конструкцией предусмотрена возможность плавной настройки частоты импульсов в диапазоне 0.5 — 20 кГц. Изменение пульсации осуществляется вращением ручки переменного резистора. Сам же резистор напрямую связан с одним из аналоговых входов микроконтроллера. В программе микросхемы N76E003 реализована возможность смены направления регулировки переменного резистора при вращении ручки в одном направлении. Рядом с резистором присутствует трёхконтактный разъём, перемычка на нём соединяет центральный вывод с одним из крайних. В первом положении, вращая ручку по часовой стрелке, частота импульсов будет увеличиваться от 0.5 кГц до 20 кГц. Во втором положении, вращая ручку регулятора в прежнем направлении, изменение числа импульсов поменяется в обратную сторону, и станет уменьшаться от 20 кГц до 0.5 кГц. Рядом с резистором расположен светодиод, яркость свечения которого визуально отражает уровень выходного напряжения ШИМ. Светодиод полностью погашен — низкий уровень напряжения (0 вольт), горит ярко — высокий уровень (максимальное напряжение).

Нажатия механической кнопки смены направления вращения заставляют контроллер N76E003 генерировать на вывод CW/CCW сигналы низкого или высокого уровня (2,5-3 вольта), интерпретируемые драйвером мотора в команды переключения. Каждое следующее нажатие кнопки управления поочерёдно меняет уровень сигнала на клемме.

В регуляторе предусмотрена быстрая остановка мотора, выполняемая нажатием механической кнопки управления. В процессе работы мотора, модуль выдаёт постоянный импульс с напряжением 1.5-1.7 вольта на клемму-терминал. Сигнал низкого уровня воспринимается драйвером мотора как команда полной остановки. При этом, функция ШИМ у модуля регулятора полностью отключается. Последующие нажатия кнопки чередуют уровни сигнала на соответствующем выводе клеммы.

Модуль ШИМ-регулятора питается от внешнего источника с напряжением, одновременно предназначенным для работы трёхфазного мотора. Допускается подключать источники и моторы с номинальным напряжением 6-30 вольт и током до 2 ампер. Превышение входного уровня напряжения более 30 вольт может повредить встроенный понижающий стабилизатор 78m05, формирующий необходимое питание для контроллера N76E003.

Электрическая схема модуля обладает единственной защитой — от обратной полярности входного напряжения, подключаемого на клеммы-терминалы от внешнего источника питания.

   

ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема :: SYL.ru

При работе с множеством различных технологий часто стоит вопрос: как управлять мощностью, которая доступна? Что делать, если её необходимо понизить или повысить? Ответом на эти вопросы служит ШИМ-регулятор. Что он собой представляет? Где применяется? И как самому собрать такой прибор?

Что такое широтно-импульсная модуляция?

Без выяснения значения этого термина продолжать не имеет смысла. Итак, широтно-импульсная модуляция — это процесс управления мощностью, которая подводится к нагрузке, осуществляемая путём видоизменения скважности импульсов, которая делается при постоянной частоте. Существует несколько типов широтно-импульсной модуляции:

1. Аналоговый.

2. Цифровой.

3. Двоичный (двухуровневый).

4. Троичный (трехуровневый).

Что такое ШИМ-регулятор?

Теперь, когда мы знаем, что такое широтно-импульсная модуляция, можно поговорить и о главной теме статьи. Используется ШИМ-регулятор для того, чтобы регулировать напряжение питания и для недопущения мощных инерционных нагрузок в авто- и мототехнике. Это может звучать слишком сложно и лучше всего пояснить на примере. Допустим, необходимо сделать, чтобы лампы освещения салона меняли свою яркость не сразу, а постепенно. Это же относится к габаритным огням, автомобильным фарам или вентиляторам. Воплотить такое желание можно путём установки транзисторного регулятора напряжения (параметрический или компенсационный). Но при большом токе на нём будет выделяться чрезвычайно большая мощность и потребуется установка дополнительных больших радиаторов или дополнение в виде системы принудительного охлаждения с использованием маленького вентилятора, снятого с компьютерного устройства. Как видите, данный путь влечёт за собой много последствий, которые необходимо будет преодолеть.

Настоящим спасением из данной ситуации стал ШИМ-регулятор, который работает на мощных полевых силовых транзисторах. Они могут коммутировать большие токи (которые достигают 160 Ампер) при напряжении всего в 12-15В на затворе. Следует отметить, что сопротивление у открытого транзистора довольное мало, и благодаря этому можно заметно снизить уровень рассеиваемой мощности. Чтобы создать свой собственный ШИМ-регулятор, понадобится схема управления, которая сможет обеспечить разность напряжения между истоком и затвором в границах 12-15В. Если этого не получится достичь, то сопротивление канала будет сильно увеличиваться и значительно возрастёт рассеиваемая мощность. А это, в свою очередь, может привести к тому, что транзистор перегреется и выйдет из строя.

Выпускается целый ряд микросхем для ШИМ-регуляторов, которые смогут выдержать повышение входного напряжения до уровня 25-30В, при том, что питание будет всего 7-14В. Это позволит включать выходной транзистор в схеме вместе с общим стоком. Это, в свою очередь, необходимо для подключения нагрузки с общим минусом. В качестве примеров можно привести такие образцы: L9610, L9611, U6080B … U6084B. Большинство нагрузок не потребляет ток больше 10 ампер, поэтому они не могут вызвать просадку напряжения. И как результат – использовать можно и простые схемы без доработки в виде дополнительного узла, который будет повышать напряжение. И именно такие образцы ШИМ-регуляторов и будут рассмотрены в статье. Они могут быть построены на основе несимметрического или ждущего мультивибратора. Стоит поговорить про ШИМ-регулятор оборотов двигателя. Об этом далее.

Схема №1

Эта схема ШИМ-регулятора собиралась на инверторах КМОП-микросхемы. Она является генератором прямоугольных импульсов, который действует на 2-х логических элементах. Благодаря диодам здесь отдельно изменяется постоянная времени разряда и заряда частотозадающего конденсатора. Это позволяет менять скважность, которую имеют выходные импульсы, и как результат – значение эффективного напряжения, которое есть на нагрузке. В данной схеме возможно использование любых инвертирующих КМОП-элементов, а также ИЛИ-НЕ и И. В качестве примеров подойдут К176ПУ2, К561ЛН1, К561ЛА7, К561ЛЕ5. Можно использовать и другие виды, но перед этим придётся хорошо подумать о том, как правильно сгруппировать их входы, чтобы они могли выполнять возложенный функционал. Преимущества схемы – доступность и простота элементов. Недостатки – сложность (практически невозможность) доработки и несовершенство относительно изменения диапазона выходного напряжения.

Схема №2

Обладает лучшими характеристиками, нежели первый образец, но сложнее в выполнении. Может регулировать эффективное напряжение на нагрузке в диапазоне 0-12В, до которого изменяется с начального значения 8-12В. Максимальный ток зависит от типа полевого транзистора и может достигать значительных значений. Учитывая, что выходное напряжение является пропорциональным входному управляющему, данную схему можно использовать как часть системы регулирования (для поддержки уровня температуры).

Причины распространения

Чем привлекает автолюбителей ШИМ-регулятор? Следует отметить стремление к увеличению КПД, когда проводится построение вторичных источников питания для электронной аппаратуры. Благодаря данному свойству можно данную технологию найти также при изготовлении компьютерных мониторов, дисплеев в телефонах, ноутбуках, планшетах и подобной техники, а не только в автомобилях. Также следует отметить значительную дешевизну, которой отличается данная технология при своём использовании. Также, если решите не покупать, а собирать ШИМ-регулятор собственноручно, то можно сэкономить деньги при усовершенствовании своего собственного автомобиля.

Заключение

Что ж, вы теперь знаете, что собой представляет ШИМ-регулятор мощности, как он работает, и даже можете сами собрать подобные устройства. Поэтому, если есть желание поэкспериментировать с возможностями своего автомобиля, можно сказать по этому поводу только одно – делайте. Причем можете не просто воспользоваться представленными здесь схемами, но и существенно доработать их при наличии соответствующих знаний и опыта. Но даже если всё не получится с первого раза, то вы сможете получить очень ценную вещь – опыт. Кто знает, где он может в следующий раз пригодиться и насколько важным будет его наличие.

Шим регулятор оборотов вентилятора | Хитрости Жизни

Завалялась у меня платка DC/DC с ШИМ(ШиротноИмпульсныйМодулятор) на 555 таймере появилась идея использования этого же ШИМа для управления вентилятором системы охлаждения двигателя. Что это дает?
1.Плавное включение вентилятора без просадок бортового напряжения(достигается за счет плавного изменения напряжения на датчике) и как следствие продление жизни самого вентилятора.
2.Зависимость оборотов вентилятора от температуры двигателя.
3.Более стабильный температурный диаппазон двигателя(держится в районе 85 градусов)

Пы.Сы. Практика использования показала что работа устройства далека от совершенства и его эффективность сильно зависит от состояния радиатора (если теплоотдача радиатора «как у нового» то это устройство вполне способно «сбивать температуру» и штатная система включения вентилятора будет срабатывать крайне редко даже в 30 градусную жару, ну а если радиатор «подустал» то кроме плавного разгона вентилятора эта схема ничего более не даст), поэтому рекомендую использовать эту «поделку» только в параллель штатной системе включения вентилятора.
05.2015 Глюк
За время эксплуатации окислились контакты «минусового» провода подключения к бортовой сети — уши корпуса коммутатора, ключи замерли в открытом состоянии и конечно вентилятор закрутился на макс.оборотах «на постоянку». Чистка контактов и установление надежной «массы» вернуло устройство к нормальным режимам работы, но ненадолго. Причиной неисправности оказался один из мосфетов, виновника определил по цвету перегрева его сток-исток контактов.

…продолжаем развивать тему дальше:

01.2019 Доводим слабые места
Как оказалось слабых мест в схеме хватает, попытаемся их исправить:

#Управление МОСФЕТами
даже самая продвинутая версия 555 таймера чип LMC555 является «медленной» для управления транзисторами МОСФЕТ. Как это проявляется? — Транзисторы работают «не в полную силу» от чего склонны нагреваться и терять свой ресурс иногда доходя до пробоя. .

#Улучшение реакции устройства на изменение температуры
в первоначальном исполнении обороты вентилятора нарастают с меньшей интенсивностью чем хотелось бы.

Далее фото платы в разных стадиях готовности, чисто для наглядности монтажа компонентов

#Для «Рукастых»: печатная плата в формате Sprint-Layout 4.0 onedrive.live.com/? >

Порядок первичной настройки:
1) замеряем характеристику датчика температуры (напряжение/температура)
2) к значению напряжения необходимой нам температуры добавляем 0.6В(насыщение транзистора А733) и получаем соответствующее этой температуре значение опорного напряжения.
3) подаем питание на схему и выставляем потенциометром необходимое опорное напряжение на эмитере транзистора А733,
настройка закончена, можно устанавливать блок в машину.

В основе данного устройства лежит контроллер PIC18F25K20, который позволяет регулировать обороты вентилятора при помощи ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Это дает такие преимущества как: плавная регулировка оборотов двигателя, низкий уровень шума, высокая долговечность, большая надежность, меньшее энергопотребление и пусковой ток.

Микроконтроллер получает данные температуры с термодатчика D18B20 и после преобразования значений в градусы Цельсия, выдает ШИМ-сигнал на PORTC.2 с 6-ю разными уровнями:

ШИМ Температура
15%

ШИМ-сигнал с МК поступает на транзистор Q1. В схеме использовано два транзистора, для того, чтобы ток Iк на транзисторе Q2 был достаточен для запуска вентилятора. Поскольку МК может выдать максимум 3.6В, и 15% от 3.6В будет 0.5В, для открытия Q1 необходимо 0.7В.
Как расчитать Q1 и Q2:
Vcc-Vбэ-(rб*iб)=0

Возможно управление вентилятором между 5В и +/-12В. Максимальная токовая нагрузка для транзистора BC338 — 800 мА, поэтому возможно использование двух и более вентиляторов, но чтобы суммарный ток не превышал данного значения. Выход МК подключен к Q1 и Q2, которые работают как переключатель. D3 используется для защиты от магнитных полей вентилятора, без него, после выключения устройства обратный ток может пойти на Q2 и пробить его.

Ниже вы можете скачать прошивку, печатные платы в PDF и вариант ПП в формате LAY

ШИМ регулятор предназначен для регулирования скорости вращения полярного двигателя,яркости освещения лампочки или мощностью нагревательного элемента.

Преимущества:
1 Простота изготовления
2 Доступность компонентов(стоимость не превышает 2$)
3 Широкое применение
4 Для новичков лишний раз потренироваться и порадовать себя=)

Однажды понадобился мне «девайс» для регулировки скорости вращения кулера. Для чего именно уже не помню. С начала пробовал через обычный переменный резистор, он сильно грелся и это было не приемлемо для меня. В итоге покопавшись в интернете нашел схему на мне уже знакомой микросхеме NE555. Это была схема обычного ШИМ регулятора с скважностью (длительностью) импульсов равной или меньше 50% (позже приведу графики как это работает). Схема оказалось очень простой и не требовала настройки, главное было не накосячить с подключением диодов и транзистора. Первый раз его собрал на макетной плате и испытал, все заработало с пол оборота. Позже уже развел небольшую печатную плату и аккуратнее все выглядело=) Ну теперь взглянем на саму схему!

Схема ШИМ регулятора

Из нее мы видим что это обычный генератор с регулятором скважности импульсов собранный по схеме из даташита. Резистором R1 мы и меняем эту скважность, резистор R2 служит нам защитой от КЗ, так как 4 вывод микросхемы через внутренний ключ таймера подключен на землю и при крайнем положении R1 он просто замкнет. R3 это подтягивающий резистор. С2 это задающий частоту конденсатор. Транзистор IRFZ44N — это N канальный мосфет. D3 — это защитный диод который предотвращает выхода из строя полевик при обрыве нагрузки. Теперь немного о скважности импульсов. Скважность импульса — это отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса, то есть через определенный промежуток времени будет происходить переход от (грубо говоря) плюса к минусу, а точнее от логической единицы к логическому нулю. Так вот этот промежуток времени между импульсами и есть та самая скважность.

Скважность при среднем положении R1

Скважность при крайнем левом положении R1

Скважность при крайнем правом положении R

Ниже приведу печатные платы с расположением деталей и без них

Теперь немного о деталях и их вид. Сама микросхема выполнена в DIP-8 корпусе, конденсаторы керамические малогабаритные, резисторы на 0,125-0,25 ватт. Диоды обычные выпрямительные на 1А (самое доступное это 1N4007 их везде навалом). Так же микросхему можно устанавливать на панельку, если в будущем вы хотите ее использовать в других проектах и лишний раз не выпаивать ее. Ниже приведу фотографии деталей.






P.S:Номинал конденсатора может варьироваться от 2.2 нанофарада до 4.7 нанофарад. Сопротивление резистора R4 от 47-180 ом.
P.P.S: Данный Шим регулятор я использовал и для регулирования:оборотов двигателя,яркости лампочки и температуру нагревательного элемента.

Всем творческих успехов.Спасибо за внимание!

Управление скоростью двигателя постоянного тока на основе ШИМ с использованием микроконтроллера

В этом проекте я покажу вам, как сгенерировать сигнал ШИМ, используя микроконтроллер 8051, а также управление скоростью двигателя постоянного тока на основе ШИМ с помощью микроконтроллера.

Введение

Очень важно контролировать скорость двигателя постоянного тока во многих приложениях, где важны точность и защита. Здесь мы будем использовать метод, называемый ШИМ (широтно-импульсная модуляция), для управления скоростью двигателя постоянного тока.

Мы можем добиться управления скоростью двигателя постоянного тока с помощью механических или электрических методов, но для их реализации требуется оборудование большого размера, но система на основе микроконтроллера обеспечивает простой способ управления скоростью двигателя постоянного тока.

Ранее мы уже видели , как управлять скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ без микроконтроллера . Здесь мы проводим тот же эксперимент, используя микроконтроллер.

Для этой цели мы будем использовать контроллер 8051 для генерации волны ШИМ. Изменяя ширину этой волны ШИМ, мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока. В микроконтроллере 8051 таймеры используются для генерации волны ШИМ.

В этой статье мы увидим, как сгенерировать сигнал ШИМ с помощью таймеров в микроконтроллере 8051, а также как управлять скоростью двигателя постоянного тока с помощью этого сигнала ШИМ.

Управление скоростью двигателя постоянного тока на основе ШИМ с использованием принципа схемы микроконтроллера

Сердце этого проекта — микроконтроллер 8051. Если вы работали с любым вариантом микроконтроллера 8051, вы, возможно, помните, что 8051 не имеет специальной схемы ШИМ для включения режима ШИМ. Итак, чтобы сгенерировать сигнал ШИМ, мы использовали таймеры и включали и выключали контакты ввода / вывода с помощью таймеров.

В этом проекте я буду использовать Timer0 в микроконтроллере 8051 вместе с Timer Interrupt для генерации сигнала PWM.

Также прочтите соответствующий пост — Как работает схема драйвера шагового двигателя с использованием микроконтроллера 8051?

Как сгенерировать ШИМ в микроконтроллере 8051?

Большинство современных микроконтроллеров, таких как AVR (например, Arduino), ARM, PIC и т. Д., Имеют специальное оборудование для ШИМ и контакты для мгновенной активации режима ШИМ. Однако микроконтроллеры 8051 не имеют этого положения. Итак, как сгенерировать ШИМ в микроконтроллере 8051?

Для этого мы должны использовать таймеры и прерывания в микроконтроллере 8051.Timer0 8051 настроен в Mode0. Тщательно регулируя уровни High и Low, мы можем поддерживать постоянный период сигнала.

Принципиальная схема управления скоростью двигателя постоянного тока на основе ШИМ с использованием микроконтроллера

Компоненты цепи
  • 8051 Микроконтроллер
  • 11,0592 МГц Кристалл
  • Конденсаторы — 33пФ x 2, 10 мкФ
  • Резисторы — 1 кОм x 4, 10 кОм x 2
  • Двигатель постоянного тока 12 В
  • L298N Драйвер двигателя
  • Кнопки x 5
  • Комплект подтягивающих резисторов 1 кОм x 8
  • Последовательный кабель
  • Аккумулятор 12В или адаптер
  • Соединительные провода
Управление скоростью двигателя постоянного тока на основе ШИМ с использованием схемы микроконтроллера

Схема состоит из одного микроконтроллера 8051 (и его вспомогательной схемы, связанной с генератором и сбросом), модуля драйвера двигателя L298N, двигателя постоянного тока и нескольких кнопок.

Двигатель 12 В постоянного тока подключен к модулю драйвера двигателя L298N на его выводах OUT1 и OUT2. Контакты IN1 и IN2 драйвера двигателя подключены к + 5V (VCC) и GND. Вывод EN1 драйвера двигателя подключен к выводу P0.0 порта 0.

Четыре кнопки подключены к контактам P0.4, P0.5, P0.6 и P0.7 порта 0.

Обычно мы можем сопрягать переключатели с микроконтроллером в двух конфигурациях; одна конфигурация вытягивания вверх, а другая — конфигурация вытягивания вниз.

Конфигурация с подтягиванием: В конфигурации с подтягиванием вывод микроконтроллера подтянут В ВЫСОКОМ состоянии к LOGIC 1, а кнопка подключена к GND. Когда кнопка нажата, вывод микроконтроллера получает LOGIC 0

Конфигурация с понижением частоты: В конфигурации с понижением частоты вывод микроконтроллера опускается до LOGIC 0, а кнопка подключена к VCC. При нажатии кнопки на вывод микроконтроллера поступает ЛОГИКА 1.

В нашей схеме мы используем подтягивающую конфигурацию.Итак, нам нужно проверить логический 0, чтобы узнать, нажата кнопка или нет.

Код

Код проекта приведен ниже.

Как управлять цепью?

  1. Подключите аккумулятор 12 В или адаптер к плате разработки.
  2. Включить питание.
  3. Записать шестнадцатеричный файл на контроллер 8051 с помощью программатора.
  4. Выполните необходимые подключения согласно принципиальной схеме.
  5. Теперь включите питание и нажмите выключатель 1.Вы можете наблюдать, как начинается вращение, но только при 40% мощности.
  6. Если вы нажмете переключатель 2, двигатель будет работать со скоростью, немного превышающей половину скорости (рабочий цикл 60%).
  7. Нажатие переключателя 3 заставит двигатель вращаться на полной скорости (100% рабочий цикл).
  8. Чтобы остановить двигатель, нажмите переключатель 4.

Преимущества

  • Используя этот метод ШИМ, мы можем сэкономить электроэнергию.

Приложения

  • Используется в промышленности для управления скоростью двигателей.
  • Используется в торговых центрах.
  • Мы можем использовать эту концепцию для управления интенсивностью света.

Amazon.com: Управление скоростью двигателя постоянного тока HHO PWM 8-30VDC 30A Функция плавного пуска Частота 12,8 кГц Комплект электронных схем: MXA089: Industrial & Scientific


  • Убедитесь, что он подходит, введя номер своей модели.
  • Технические характеристики: Скорость двигателя: Использование ШИМ (широтно-импульсная модуляция) микроконтроллера IC для управления скоростью двигателя.
  • Встроенный плавный пуск для защиты от поражения электрическим током при подаче напряжения.
  • На затворе полевого МОП-транзистора имеется цепь ограничения напряжения для защиты от перенапряжения и зашумленного сигнала.
  • Использование схемы драйвера MOSFET для значительного повышения эффективности работы схемы в следующих диапазонах частот: 100 Гц, 200 Гц, 400 Гц, 800 Гц, 1.6 кГц, 3,2 кГц, 6,4 кГц и 12,8 кГц
  • Источник питания: 8-30 В постоянного тока. (Выбор перемычкой и двигателем), напряжение нагрузки: 8-30 В постоянного тока / 30 А макс., Рабочий цикл ШИМ: регулируется от 0% до 100%, размеры печатной платы: 3,83 x 1,57 дюйма.
›Подробнее о продукте

(PDF) Управление скоростью двигателя постоянного тока с замкнутым контуром на основе микроконтроллера с использованием метода ШИМ

Международный журнал компьютерных приложений (0975 — 8887)

Том 108 — № 14, декабрь 2014 г.

15

Управление скоростью с замкнутым контуром на основе микроконтроллера DC

Двигатель с использованием метода ШИМ

A.С.М. Бакибилла

Департамент EEE

Американский международный

Университет Бангладеш

Назибур Рахман

Департамент EEE

Американский международный

Университет Бангладеш

Мэриленд Анис Узбекский международный университет

Американский университет Заман

Бангладеш

РЕЗЮМЕ

Регулирование скорости двигателя постоянного тока очень важно, особенно в областях

, включая промышленные приложения, робототехнику и так далее.Таким образом,

управления скоростью двигателей постоянного тока при различных условиях нагрузки — это важная область исследований

для создания надежной системы

. В этой статье представлена ​​разработка и реализация управления скоростью двигателей постоянного тока на основе микроконтроллеров

, в которых

подчеркивает дизайн ШИМ-управления с использованием таких ИС, как SG3524,

,

TL494 в области управления скоростью двигателя. Для микросхемы PWM

поколения используется микроконтроллер PIC16F877A.

Цепь обратной связи создается с помощью АЦП, который доступен

в ИС микроконтроллера. Этот АЦП считывает уровень напряжения двигателя

и, соответственно, уровень напряжения двигателя

может поддерживаться на фиксированном уровне. Схема драйвера

используется для управления двигателем. Следовательно, разработана схема управления скоростью двигателя с обратной связью

, и общая мощность, подаваемая на двигатель

, изменяется в зависимости от условий нагрузки.В этом методе

регулирование скорости двигателя осуществляется посредством

изменения напряжения двигателя, которое регулируется коэффициентом включения

ШИМ.

Общие условия

Двигатель постоянного тока, регулировка скорости.

Ключевые слова

Микроконтроллер PIC16F877A, генерация ШИМ, обратная связь

Петля

, схема драйвера.

1. ВВЕДЕНИЕ

Быстрый прогресс в области микроэлектроники и микроконтроллеров в

последние годы позволили применить современную технологию управления

для управления эффективной и надежной работой многих приложений

, таких как двигатель, антиблокировочная тормозная система

(ABS), круиз, рулевое управление и тяга автомобиля [1].Многие из

этих операций включают двигатель постоянного тока, и поэтому существует потребность в

для реализации эффективных стратегий управления с цифровым управлением этими двигателями

. Скорость двигателя постоянного тока

прямо пропорциональна напряжению якоря и обратно пропорциональна потоку поля

[2], а приводы с регулируемой скоростью могут работать в широком диапазоне

, управляя возбуждением якоря или поля.

Разработка различных твердотельных переключающих устройств, таких как диод

, транзистор и тиристор, а также различные аналогово-цифровые микросхемы

, используемые в схемах включения / управления,

сделали приводы постоянного тока более удобными для управления во многих областях:

приложения [3].Для управления скоростью двигателя постоянного тока широко используется и хорошо известна технология замкнутого контура

PWM [4]. В этом методе

регулирование скорости двигателя осуществляется посредством

изменения напряжения двигателя, которое регулируется коэффициентом заполнения

ШИМ. Чтобы улучшить характеристики регулирования скорости двигателя

и уменьшить установившуюся ошибку

скорости вращения двигателя, можно использовать высокопроизводительный микроконтроллер

[5] — [6].В данной работе для реализации использован микроконтроллер

PIC16F877A.

— это большое преимущество системы управления на основе микроконтроллеров:

благодаря гибкости и универсальности микроконтроллера. Это

, потому что все алгоритмы управления могут быть реализованы в программном обеспечении

[7]. Это вызывает регулировку напряжения ШИМ с высокой точностью

. Сигнал ШИМ генерируется внутренним таймером микроконтроллера

.В процессе изменения импульса с помощью

, управляющего переключением входного напряжения для выключения и

продолжительности включения, может быть достигнуто зависящее от времени изменяющееся выходное напряжение

, а скорость может регулироваться на желаемом значении

соответственно. .

Работа организована следующим образом. В разделе 2 обсуждается блок

, представляющий механизм управления двигателем

. В разделе 3 показана модель двигателя постоянного тока и уравнение скорости

.В разделе 4 обсуждается режим генерации ШИМ для

управления скоростью двигателя постоянного тока. В этом разделе также

подробно описаны период ШИМ и рабочий цикл ШИМ при различных скоростях

состояния двигателя. В разделе 5 обсуждается схема управления двигателем

. В разделе 6 подробно описана разработка алгоритма управления

для двигателя, а в разделе 7 показаны наблюдаемые результаты испытаний.

Наконец, в разделе 8 приводится вывод, сделанный на основе работы

.

2. БЛОКОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ

Блок-представление предлагаемой схемы управления —

, приведенное ниже (Рисунок 1):

Рис. 1: Блок-схема цепи управления двигателем

Прежде всего генерируется сигнал ШИМ. Затем сигнал

подается в сеть драйвера, которая приводит в движение двигатель. Схема драйвера

содержит энергобанк. Контур обратной связи

создается между микроконтроллером и банком энергии приложением АЦП

.Когда уровень напряжения двигателя

отличается от фиксированной точки для различных условий нагрузки, скорость двигателя

также изменяется. АЦП получает этот сигнал ошибки, и генерируется соответствующий сигнал ШИМ

для сохранения фиксированного уровня напряжения

[8]. Таким образом, поддерживайте фиксированную скорость двигателя на уровне

различных условий нагрузки.

3. МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать одним из методов

— контролем напряжения якоря, контролем магнитного потока поля или контролем сопротивления якоря

.Расположение поля может быть

отдельно возбужденным, самовозбуждающимся или постоянным магнитом, который

определяет работу двигателя в диапазоне механической нагрузки

, и характеристики скорость-крутящий момент изменяются соответствующим образом.

ШИМ

поколение и

Схема запуска

Схема привода двигателя

и регулировка скорости

(PDF) Управление скоростью двигателя постоянного тока на основе микроконтроллера с использованием метода ШИМ

5.ВЫВОДЫ

В данной работе описывается конструкция системы управления двигателем постоянного тока

на базе микроконтроллера для изменения скорости и направления вращения двигателя постоянного тока

.

Напряжение якоря изменяется шириной импульса

модуляция (ШИМ) входного постоянного напряжения. Направление вращения двигателя постоянного тока

изменяется путем подачи на микроконтроллер сигнала прерывания

. Для управления двигателем постоянного тока

использовалась четырехканальная монолитная интегральная схема драйвера

с диодными зажимами.На печатной плате

спроектирована схема управления и на ней реализована вся система

. Результаты испытаний

представлены в табличной форме и показывают очень хорошее соответствие

ожидаемому результату.

6. БУДУЩИЕ РАБОТЫ

Поток поля можно контролировать для изменения скорости двигателя постоянного тока

, используя ту же схему. В этом случае может потребоваться схема драйвера

. Обратная связь может быть

, встроенной в систему, чтобы сделать ее замкнутой системой управления

.Защита от максимального входного напряжения

, максимальной скорости двигателя постоянного тока и т.д.

может быть встроена в программное обеспечение.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1]. PK Saha, SS Ahsan, MH Bhuyan, K.

Islam и AHM Z. Alam, «Microcomputer

based Dish Antenna Position Control System»,

Proceedings of International Conference on

Computing and Information Technology,

Dhaka, Бангладеш, 18-20 декабря 1998 г.,

стр.273-277.

[2]. PK Saha и MH Bhuyan,

«Положение антенны на базе микрокомпьютера

Система управления с автоматической калибровкой»,

Труды Международной конференции по вычислительным и информационным технологиям

,

Дакка, Бангладеш, 28-30 декабря 2005 г.,

с. 417-421.

[3]. М. Х. Бхуян, «Беспроводная система управления двигателем постоянного тока

для позиционирования спутниковой антенны с использованием микрокомпьютера

», Daffodil International

University Journal of Science and Technology

(DIUJST), Дакка, том.2, выпуск 1, стр. 44-49,

Январь 2007 г.

[4]. М. А. Рахман, «Специальный раздел о постоянном магнитном приводе

: гостевая редакция», IEEE

Transactions on Industrial Electronics, vol. 43,

№ 2, стр. 245, апрель 1996 г.

[5]. MH Bhuyan, MA Rabby, MA Parvez

и MMG Tarik, «Проектирование системы отображения на базе микроконтроллера

с использованием светодиодной матрицы»,

Труды конференции по инженерии

Исследования, инновации и образование, Шахджалал

Университет науки и технологий Technology, Sylhet,

Бангладеш, 11-13 января 2010 г., стр.417-420.

[6]. MH Bhuyan, MA Rabby and MMG

Tarik, «Проектирование систем автоматического управления светофорами

на основе микроконтроллеров»,

Труды Национальной конференции по

Электроника и телекоммуникации для

Цифровая Бангладеш, Бангладеш Общество электроники

, Дакка , 2-3 июня 2010 г., стр. 139–142

[7]. М. А. Мазиди, Р. МакКинли и Д. Кози,

«Микроконтроллер PIC и встроенные системы:

Использование сборки и C для PIC18», Prentice-

Холл, США, 2007.

[8]. К. С. Сискинд, «Электрические машины постоянного и

переменного тока», McGraw-Hill Book Co.,

1959, гл. 6. С. 207-210.

[9]. C. A. Schuler и W. L. McNamee, «Industrial

Electronics and Robotics», McGraw-Hill Co.,

1986, гл. 3. С. 42-45.

[10]. М. Х. Рашид, «Схемы силовой электроники,

устройств и приложений», Prentice Hall Inc.

США, 2010.

[11].Дж. Аксельсон, «Завершение параллельного порта:

Программирование, взаимодействие и использование порта параллельного принтера

ПК», Lakeview Research,

США, февраль 1997 г., гл. 2. С. 17–31.

[12]. www.atmel.com

[13]. Таблицы данных L293, SGS-Thomson

Microelectronics, Италия, 1996.

[14]. Р. Бойлестад и Л. Нашельски, «Электронные устройства

и теория схем», Прентис-Холл,

, 10-е издание, США, 2008 г.

[15]. Дж. Пардью, «Программирование на языке C для микроконтроллеров

», Smiley Micros, TN, USA,

http://www.SmileyMicros.com, 2005.

Управление скоростью двигателя постоянного тока

без микроконтроллера — Sharp MEG

Скорость двигателя постоянного тока можно изменять, применяя различные методы. Система привода, состоящая из привода и двигателя постоянного тока, имеет жизненно важное значение для управления скоростью двигателя постоянного тока.

Это необходимо для регулирования количества энергии, производимой машиной, и объема работы, необходимой для выполнения системой в заданный промежуток времени.

Привод постоянного тока — это простое устройство, которое регулирует величину электрического тока, подаваемого на двигатель постоянного тока.

Двигатели и приводы постоянного тока

Привод постоянного тока — это простое устройство, которое регулирует величину электрического тока, подаваемого на двигатель постоянного тока. Он подает электрическую энергию в различных частотах и ​​количествах, тем самым регулируя скорость электродвигателя.

Двигатели постоянного тока все чаще используются в металлургической, горнодобывающей, полиграфической и крановой промышленности.Хотя текущая тенденция заключается в замене двигателей постоянного тока на более эффективные приводы переменного тока, задача реализации этого, однако, не является эффективной по времени и затратам. Использование существующего двигателя и улучшение привода часто является лучшим вариантом для промышленности.

Приводы постоянного тока

предоставляют двигателю постоянного тока большие преимущества, такие как методы управления, улучшенные характеристики двигателя, системная интеграция и надежность системы привода, которая является ключевым компонентом управления скоростью двигателя постоянного тока.

Скорость двигателя постоянного тока можно изменять с помощью механических или электрических методов.

Контроль скорости без микроконтроллера

Проектирование и разработка схемы без встроенного в нее микроконтроллера снижает затраты и другие недостатки, такие как ограниченный диапазон схемотехники.

Методы

Скорость двигателя постоянного тока можно изменять с помощью механических или электрических методов. Использование микроконтроллера для управления скоростью постепенно сокращается. Недостатком использования микроконтроллера в конструкции системы является довольно большой размер реализации.

Использование управления направлением и микропроцессоров

Без использования микроконтроллера управление скоростью может быть достигнуто посредством управления направлением. Это делается путем изменения полярности клемм входного напряжения двигателя для получения требуемой выходной энергии. Для реализации этого метода часто используются двухколесные конструкции. Микропроцессоры — это другие устройства, используемые для управления скоростью двигателя постоянного тока.

В этом подходе реализовано измерение тока и напряжения на клеммах.Это приводит к сравнению опорной скорости двигателя с его фактической скоростью для генерации соответствующего управляющего сигнала, который поступает в блок запуска, чтобы вызвать требуемый выходной сигнал.

Метод широтно-импульсной модуляции

ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — это метод создания аналогового сигнала с использованием цифрового источника. Сигнал широтно-импульсной модуляции состоит из двух компонентов: частота и рабочий круг. Они описывают поведение сигнала.

Рабочий круг определяет количество времени, в течение которого сигнал находится в состоянии ВКЛ (высокий уровень).Он отображается в процентах от времени, необходимого для полного круга.

Частота сигнала определяет, насколько быстро полный круг завершается ШИМ и, следовательно, как быстро он переключается между низким и высоким состояниями. Посредством циклического переключения сигнала в состояние низкого и высокого уровня с высокой скоростью с заданной величиной рабочего круга, поведение выхода можно сравнить с частым аналоговым сигналом напряжения при отправке энергии на устройства.

Широтно-импульсная модуляция относится к процессу изменения рабочего цикла.Это снижает напряжение на клеммах с тепловыми потерями. Для реализации этого метода можно использовать таймер 555. Двухполюсный переключатель двойного прохода (DPDT) может использоваться для изменения направления напряжения. Для реализации этого аспекта конструкции регулирования скорости предпочтительно использовать H-образный мост полупроводникового типа.

Факторы, влияющие на скорость двигателя постоянного тока

Работа двигателя постоянного тока обычно устроена таким образом, что, когда проводник с током помещается в магнитное поле, обязательно возникает механическая сила, которая проходит через проводники. Однако двигатель постоянного тока с постоянными магнитами не имеет цепи возбуждения. В нем просто цепь якоря. Это отличает его от других двигателей постоянного тока.

Факторы, влияющие на управление постоянным током, таким образом:

  • Приложенное напряжение
  • Флюс
  • Напряжение на якоре

Принимая во внимание эти факторы, управление скоростью может быть достигнуто с помощью следующих методов:

  • Метод управления магнитным потоком: это достигается путем изменения тока через обмотку возбуждения, таким образом изменяя магнитный поток.
  • Реостатическое управление: изменение сопротивления тракта якоря, которое также изменяет приложенное к нему напряжение.
  • Метод напряжения: изменение приложенного напряжения

PICAXE 18M2 Микроконтроллер с ШИМ-регулировкой скорости двигателя


Рис. 1

Льюис Лофлин

Цель этой демонстрации — представить широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) и использование 10-битного аналого-цифрового преобразователя PICAXE для управления скоростью двигателя постоянного тока.Широтно-импульсная модуляция используется не только, например, для управления скоростью двигателя, но и в импульсных источниках питания.

На рис. 1 показана схема этой демонстрации и показано, как подключить PICAXE 18M2, который я использую. Нельзя просто использовать светодиод вместо двигателя для наблюдения за яркостью по отношению к положению потенциометра. Для контроля скорости используйте горшок на 5 или 10 километров.

В случае двигателя это может быть любое напряжение в пределах драйвера транзистора NPN. Транзистор необходим, потому что микроконтроллер просто не может справиться с питанием.Диод 1N4001 и конденсатор 220 нФ используются для подавления электрических помех.


Фиг.2

Общие сведения о частоте и рабочем цикле

Необходимо понимать три взаимосвязанных величины частоты, периода и рабочего цикла. Частота и период взаимны. Период = 1 / частота; поэтому период 1000 Гц равен 1/1000 = 0,001 или 1 мсек. Также обратите внимание, что 1 / период = частота.

Рабочий цикл относится к взаимосвязи включения / выключения (метка / пробел в руководстве PICAXE) в течение одного периода времени.Период также относится к полному циклу. Рис. 2 выше иллюстрирует эту взаимосвязь.

Допустим, наша частота равна 1000 Гц, тогда период будет 1 мс. Предполагая, что период составляет 1 мсек. для рис. 2 и время включения 25 процентов, что соответствует 0,25 мс. ВЫСОКИЙ (5 В) и 0,75 мс. НИЗКИЙ (0 вольт). Формула рабочего цикла: время ВЫСОКАЯ (тонна), разделенное на период. В данном случае 25 процентов.

PICAXE 18M2 имеет только два выхода ШИМ на контактах B.3 и B.6 и ограничен этими двумя контактами.Это реализовано с помощью оборудования, поэтому после настройки и работы не должно мешать работе программы и наоборот. Понимание периода и рабочего цикла PICAXE — это головная боль. Потому что мы можем изменить частоту внутреннего резонатора (часы), что полностью изменит наш выход ШИМ. На странице 165 их руководства мы получаем: «Вывод PWMOUT, период, рабочие циклы».

Период ШИМ = (период + 1) x 4 x скорость резонатора. На частоте 4 МГц частота резонатора = (частота вращения резонатора на частоте 4 МГц = 1/4000000) =.25 мкс. Чем ниже частота (а значит, больше период), мы должны разделить тактовую частоту. Например, использование pwndiv4 разделит 4 мГц на 1 мГц с периодом 1 мкс. Лучше всего использовать их мастера: в компиляторе нажмите PICAXE — wizards — pwmout.

Ссылаясь на вышеупомянутый «штифт» может быть либо B.3, либо B.6 для 18M2; период — это число от 0 до 255; рабочие циклы — это число от 0 до 1023. В приведенной ниже программе я использую частоту 1000 Гц и рабочий цикл 50 процентов. Цифры, которые я получил, основаны на их мастере.Чтобы остановить pwmout: «pwmout pin, off» или «pwmout pin, 0,0»


Рис.3 PICAXE 18M2.

О программе

В приведенной ниже программе используются три команды. Pwmout настраивает B.3 для прямоугольной волны 50% рабочего цикла 1000 Гц. Readadc10 считывает позицию элемента управления 5k или 10k, подключенного к B.4, и возвращает значение от 0 до 1023. Val должна быть 16-битной «словарной» переменной. Команда «pwmduty» изменяет рабочий цикл прямоугольной волны с B.3 «на лету», то есть без его выключения и сброса всей последовательности.Чем выше рабочий цикл, тем быстрее должен работать двигатель. (Или ярче светодиода.)

 

setfreq m4; Все детали М2 внутренние к31,
; к250, к500, м1, м2, м4, м8, м16, м32

символ speed_control = B.4
символ val = w0; word (16-битная) пользовательская переменная
символ pwmPin = B.3

в этом:
pwmout pwmdiv4, pwmPin, 249, 500

главный:
readadc10 speed_control, val
; читать 10-битный АЦП в переменную w0
pwmduty pwmPin, val; установить pwm duty
goto main; петли вернуться к началу

  

Фиг.4 использует силовой полевой МОП-транзистор.

Микроконтроллер Picaxe Проекты!

Серия микроконтроллеров PICAXE считается самым простым и наиболее экономичным способом использования процессоров Microchip. Мне нужен был более простой и менее дорогой способ познакомить моих студентов с микроконтроллером «PIC». Здесь я надеюсь помочь тем, кто только начинает писать плохо написанную литературу и отсутствие простых примеров рабочего кода.

Посмотрите, как я попал в электронику

A Управление скоростью двигателя постоянного тока с ШИМ с использованием микроконтроллера в аппаратном контуре | Reeba Rex

[1] Сундаресваран К и Сридеви В.Т., «Дизайн контроллера повышающего преобразователя с использованием GA с помощью Queen-Bee-Assisted», IEEE Trans.Ind. Electron. , Том 56, № 3, (2009), стр. 779–783.

[2] Коупленд Б.Р., «Проектирование ПИД-регуляторов с использованием настройки Ziegler Nichols», (2008).

[3] Таид Ф, Салам Зи и Айоб С.М., «Реализация контроллера нечеткой логики с одним входом для повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный», Международная конференция IEEE по мощности и энергии (PECon2010), , (2010), стр. 797-802.

[4] Tan SC, Lai YM & Tse CK, «Реализация контроллера скользящего режима на основе широтно-импульсной модуляции для повышающих преобразователей», IEEE Power Electronics Letters , Vol.3, № 4, (2005), стр 130-135.

[5] Mohan N, Undeland TM & Robbins WP, Power Electronics , 2-е изд. Нью-Йорк: Wiley, (2003).

[6] Равирадж В.С. и Сен ПК, «Сравнительное исследование пропорционально-интегральных, скользящих режимов и контроллеров нечеткой логики для преобразователей мощности», IEEE Trans. Ind. Appl. , Том 33, № 2, (1997), стр. 518–524.

[7] Зайцу Р., «Анализ контура управления малым сигналом повышающего преобразователя в режиме напряжения с использованием TPS61030», Texas Instruments, Appl.Отчет SLVA274A , (2009).

[8] Тан К.Л. и Малхолланд Р.Дж., «Сравнение нечеткой логики с классической конструкцией контроллера», IEEE Transactions on Systems, Man and cybernetics , Vol.6, (1987), pp.1085-1087.

[9] Ворпериан В., «Упрощенный анализ преобразователей ШИМ с использованием модели переключателя ШИМ, части I (CCM) и II (DCM)», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems , Vol.26, No. 3, (1990).

[10] Риба Рекс С и Мэри Синтия Регис Праба DM «Современная оптимизационная конструкция контроллера для повышающего преобразователя с использованием методов мягких вычислений», Jour of Adv Research in Dynamics & Control Systems , Vol.10, No 2, (2018).

[11] Искакова, Сарсембаев М., Какенова З. (2018). Может ли Центральная Азия быть интегрирована как море? Opción, Año 33.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *