Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Электромастерская

ШИМ - регуляторы оборотов двигателей на таймере 555

ШИМ - регуляторы оборотов двигателей на таймере 555Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ - регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.

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

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

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

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

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

Схема ШИМ - регулятора на таймере 555

Рисунок 1. Схема ШИМ - регулятора на таймере 555

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

Принципиальная схема набора ШИМ - регулятора

Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ - регулятора.

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

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

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

Печатная плата набора ШИМ - регулятора

Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ - регулятора.

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

Внешний вид набора ШИМ - регулятора

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ - регулятора.

Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.

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

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

ШИМ - регулятор оборотов двигателей на таймере 555

Рисунок 5.

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

Подключение MOSFET транзистора

Рисунок 6.

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

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

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

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

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

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

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

Как один из вариантов применения подобной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В этом случае автомобилисты претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала. Чаще всего эти конструкции на микроконтроллере, в интернете их полно, но проще сделать на таймере 555.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ: Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555

Борис Аладышкин, http://electrik.info


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Электромастерская

Другие статьи:

  • Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555
  • Таймер 555. Преобразователи напряжения
  • Конструкции на интегральном таймере 555
  • Какие практические схемы можно сделать на таймере 555
  • Схемы любительских частотных преобразователей
  • Регулирование яркости светодиодов

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Тема | [цитировать]

     
     

    А не проще ли повесить резистор между затвором и стоком (массой) тогда отпадет такая конструкция в виде доп.транзисторов/оптопары...

      Комментарии:

    #2 написал: Борис | [цитировать]

     
     

    Сток в данном случае подключен к шине +12В, а вовсе не к массе. В цепь истока подключена нагрузка. Для того, чтобы транзистор открыть  надо на затвор подать положительное напряжение ОТНОСИТЕЛЬНО истока. Источником этого напряжения является конденсатор С1. Для закрытия транзистора затвор следует соединить с истоком, что и делают два биполярных транзистора в цепи затвора. Оптопара нужна для согласования уровней относительно общего провода - массы. Такая конструкция применяется (в виде специализированных микросхем, например IR2125, в частных приводах) и называется драйвером верхнего ключа. Но подобные микросхемы достаточно дороги.  Так что для любительских конструкций проще уже и не придумать.

      Комментарии:

    #3 написал: maxim | [цитировать]

     
     

    А где можно приобрести данную схему? По почте можно заказать?

      Комментарии:

    #4 написал: Вася | [цитировать]

     
     

    Не проще микроконтроллер вместо таймера воткнуть, программа для него совсем не сложная получится?

      Комментарии:

    #5 написал: plasmacut | [цитировать]

     
     

    Ваш сайт понравился многими оригинальными статьями. Так держать!

    У меня вопрос: хотелось бы стабилизировать обороты двигателя постоянного тока на основе регулятора с микросхемой NE555. Можно ли ввести в схему обратную связь по ЭДС двигателя, т.е. использовать сам двигатель в качестве тахогенератора.

      Комментарии:

    #6 написал: Борис Аладышкин | [цитировать]

     
     

    maxim, если имеется в виду уже готовый набор, то заказать его можно в интернет магазинах под именем «мастеркит ВМ4511». Это название в поисковой системе Яндекс выведет прямо на сайт «Мастеркит», где и предлагается купить набор ВМ4511. Цена набора 370 руб. Правда, там он может называться регулятором мощности для ламп накаливания 12В/50Вт или даже тестером для МОП транзисторов. Там же дается ссылка на журнальную статью с рекомендациями по пользованию таким тестером.

    Вася, да, микроконтроллер использовать вполне возможно и даже нужно. Это позволит ввести некоторые дополнительные функции, например, пуск – стоп, защиту от перегрузок и даже стабилизацию частоты вращения. Но в данном случае приводится схема, рассчитанная на повторение начинающими радиолюбителями, помогающая понять принцип ШИМ регулирования.

    plasmacut, для стабилизации оборотов двигателя известно несколько способов. Прежде всего это оптические и индуктивные датчики, датчики на эффекте Холла или датчики тока, а также тахогенераторы. Но все указанные датчики могут выдавать информацию в виде импульсов или напряжения постоянного тока. Данная схема регулируется за счет изменения сопротивления регулирующего резистора, которое с помощью упомянутых датчиков изменить нельзя. Но известно, что при работе коллекторного двигателя на его обмотке вырабатывается противо -ЭДС, препятствующая бесконечному возрастанию тока. Именно ее и можно использовать для измерения частоты вращения и стабилизации оборотов. Такая схема была опубликована в журнале «Радио» №1 2006.  

      Комментарии:

    #7 написал: Roman | [цитировать]

     
     

    Где-то видел схему на н-полевике с узелком вольтобавки на кондере-диоде.

    Диод со стока (входа),  а кондер - с истока (выхода на нагрузку), далее диод с кондером соединяются вместе и через резистор на выход ШИМ-а.

    Но не могу найти - где. Там все намного проще было сделано, без оптопар, дополнительных транзисторов. Может вместе попробуем реализовать.

      Комментарии:

    #8 написал: Стас | [цитировать]

     
     

    Здравствуйте. Собрал схему по Рисунку 1. всё хорошо, но надо добавить два резистора последовательно с D1 и D2, чтобы кулер полностью не останавливался. Если остановиться, то приходится выкручивать перем. резистор до середины, чтобы кулер опять закрутился.

    Вопрос: Какого номинала туда поставить резисторы?!!! пробовал по 50к, не помогло..(

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK