СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
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.
Форум по широтно-импульсным регуляторам
Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
radioskot.ru
Мощный ШИМ регулятор
Очередное электронное устройство широкого применения.Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А.
Прислали в стандартном мягком конверте
Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.
Внутри плата и снятая ручка регулятора
Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.
Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.
В собранном виде выглядит примерно так
Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм
Принципиальная электрическая схема устройства
Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности.
При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери.
Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора.
Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100%
Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен…
Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику. Защита от КЗ отсутствует.
На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой.
Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции.
Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А).
Выводы можете сделать сами, мне устройство понравилось 🙂
mysku.ru
Простой ШИМ регулятор на NE555
С аналоговым интегральным таймером SE555/NE555 (КР1006), выпускаемым компанией Signetics Corporation с далекого 1971 года прекрасно знакомо большинство советских и зарубежных радиолюбителей. Трудно перечислить, для каких только целей не использовалась эта недорогая, но многофункциональная микросхема за почти полувековой период своего существования. Однако, даже несмотря на быстрое развитие электронной промышленности в последние годы, она по-прежнему продолжает пользоваться популярностью и выпускается в значительных объемах.Предлагаемая Jericho Uno простенькая схемка автомобильного ШИМ-регулятора – не профессиональная, полностью отлаженная разработка, отличающаяся своей безопасностью и надежностью. Это всего лишь небольшой дешевый эксперимент, собранный на доступных бюджетных деталях и вполне удовлетворяющий минимальным требованиям. Поэтому его разработчик не берет на себя ответственности за все то, что может произойти с вашим оборудованием при эксплуатации смоделированной схемы.
Схема ШИМ регулятор на NE555
Для создания ШИМ-устройства вам понадобится:
- электропаяльник;
- микросхема NE555;
- переменный резистор на 100 кОм;
- резисторы на 47 Ом и 1 кОм по 0,5W;
- конденсатор на 0,1 мкФ;
- два диода 1N4148 (КД522Б).
Пошаговая сборка аналоговой схемы
Построение цепи начинаем с установки перемычек на микросхему. Используя паяльник, замыкаем между собой следующие контакты таймера: 2 и 6, 4 и 8.
Дальше, руководствуясь направлением движения электронов, распаиваем на переменном резисторе «плечи» диодного моста (проход тока в одну сторону). Номиналы диодов подобраны из имеющихся в наличие, недорогих. Можно заменить их любыми другими – это практически не повлияет на работу схемы.
Во избежание короткого замыкания и перегорания микросхемы при выкручивании переменного резистора в крайнее положение, ставим по питанию шунтирующее сопротивление в 1 кОм (контакты 7-8).
Поскольку NE555 выступает в роли генератора пилы, для получения схемы с заданной частотой, длительностью импульса и паузой, осталось подобрать резистор и конденсатор. Неслышных 18 кГц нам даст конденсатор 4,7 нФ, но такое малое значение емкости вызовет перекос плеч при работе микросхемы. Ставим оптимальную в 0,1 мкФ (контакты 1-2).
Избежать противного «пищания» схемы и подтянуть выход к высокому уровню можно чем-то низкоомным, например резистором 47-51 Ом.
Осталось подключить питание и нагрузку. Схема рассчитана на входное напряжение бортовой сети автомобиля 12V постоянного тока, но для наглядной демонстрации вполне запустится и от 9V батареи. Подключаем ее на вход микросхемы, соблюдая полярность (плюс на 8 ножку, минус на 1 ножку).
Осталось разобраться с нагрузкой. Как видно из графика, при понижении переменным резистором выходного напряжения до 6V пила на выходе (ножки 1-3) сохранилась, то есть NE555 в данной схеме и генератор пилы и компаратор одновременно. Ваш таймер работает в а-стабильном режиме и имеет коэффициент заполнения меньше 50%.
Модуль выдерживает 6-9 А проходного постоянного тока, так что при минимальных потерях можно подключить к нему как светодиодную полосу в автомобиле, так и маломощный двигатель, который и дым развеет и лицо в жару обдует. Примерно так:
Или так:
Принцип работы ШИМ регулятора
Работа ШИМ регулятора достаточно проста. Таймер NE555 отслеживает напряжение на емкости С. При ее заряде до достижения максимума (полный заряд) происходит открывание внутреннего транзистора и появлению логического нуля на выходе. Далее емкость разряжается, что приводит к закрытию транзистора и приходу к выходу логической единицы. При полном разряде емкости происходит переключение системы и все повторяется. В момент заряда ток идет по одному плечу, а при разряде – по-другому. Переменным резистором мы меняем соотношение сопротивления плеч, автоматически понижая либо увеличивая напряжение на выходе. В схеме наблюдается частичное отклонение частоты, но в слышимый диапазон она не попадает.
Смотирте видео работы ШИМ регулятора
sdelaysam-svoimirukami.ru
ШИМ регулятор за 1,5$
ШИМ регулятор предназначен для регулирования скорости вращения полярного двигателя,яркости освещения лампочки или мощностью нагревательного элемента.
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 регулятораИз 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!
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Универсальный ШИМ-регулятор
В радиолюбительской практике часто возникает необходимость регулировать мощность того или иного устройства. Будь то сверлильный станок, светодиодная лента, обычная лампочка или какой-нибудь нагреватель. Можно использовать линейный регулируемый стабилизатор, однако он при большой нагрузке требует приличного радиатора. Да и не рационально это, расходовать драгоценную энергию в тепло. В последнее время особую популярность приобрели так называемые ШИМ-регуляторы, которые также позволяют регулировать мощность, но без выделения внешней тепловой энергии. Аббревиатура ШИМ расшифровывается как «широтно-импульсная модуляция». Принцип работы такого регулятора наглядно представлен на рисунке:
При этом частота ШИМ-сигнала лежит в пределах 20-40 кГц, что находится за пределами слышимости человека, поэтому регулятор работает бесшумно. Переменный резистор позволяет менять скважность импульсов, тем самым регулируя напряжение, поступающее на нагрузку.
Принципиальная схема представлена ниже:
Номиналы на ней следующие:
• R2 – 1 кОм
• R3 – 1 кОм
• R4 – 100 Ом
• С1 – 2.7 нФ
• С2 – 1 нФ
• D3 – 1n4007
• D1 – 1n4148
• D2 – 1n4148
• R1 – 50 кОм (переменный резистор)
• Q1 – IRFZ44N
Напряжение питания схемы – 12 вольт, поэтому её удобно использовать в автомобильной электросети.
Ключевое звено схемы – микросхема NE555, формирующая прямоугольные импульсы. Она управляет полевым транзистором Q1, который, в свою очередь, управляет нагрузкой. Здесь можно применить любой полевой транзистор, например, IRFZ44N, IRF740, IRF730, IRF630 или аналогичные, подходящие по току. Диоды также любые маломощные, номиналы резисторов и конденсаторов могут отклоняться в широких пределах. Частота работы ШИМ-регулятора зависит в первую очередь от конденсатора С1, увеличение его ёмкости приведёт к снижению частоты. Если она окажется в пределах слышимости человека, то схема начнёт издавать неприятный свист. Для стабильности работы схемы конденсаторы лучше применить плёночные, резисторы достаточно взять мощностью 0,125 Вт. Полевой транзистор в этой схеме не должен нагреваться, ведь он находится либо в полностью открытом состоянии, либо в закрытом. Если же происходит его нагрев, значит, он недооткрывается, тогда следует проверить схему на правильность сборки.
Регулировка в данной схеме происходит по минусу, т.е. плюс питания схемы и плюс питания нагрузки соединяются, а минусу подключаются к разным клеммам на плате. Удачной сборки!
Печатная плата находится в этом архиве: pechatnaya-plata.zip [4.09 Kb] (скачиваний: 521)
Фото собранного мной регулятора:
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
ШИМ регулятор оборотов: схема модуля управления мотором
ШИМ регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока рассчитанного на напряжение 12 В
ШИМ регулятор оборотов двигателя постоянного тока проще всего организовать с помощью ШИМ регулятора. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, в английском языке это называется PWM — Pulse Width Modulation. Теорию я подробно объяснять не буду, информации полно в интернете.
Своими словами — если у нас есть двигатель постоянного тока на 12 вольт — то мы можем регулировать обороты двигателя изменяя напряжение питания. Изменяя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты двигателя от нуля до максимальных. В случае с ШИМ регулятором мы будем изменять скважность импульсов от 0 до 100% и это будет эквивалентно изменению напряжения питания двигателя и соответственно будут изменятся обороты двигателя.
Рассмотрим первый ШИМ регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809, мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5A
В более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10A
Подключение ШИМ регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания (+) и (-), и две клеммы для подключения мотора (M+) и (M-).
Сделал еще ШИМ регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817. При превышении тока, который мы задаем подстроечником R12, срабатывает триггер-защелка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А с защитой
ШИМ регуляторы все работоспособны, проверил их работу с помощью двигателя от шуруповерта.
ШИМ регулятор оборотов
Источник: motor-r.info
usilitelstabo.ru
Простейший ШИМ-регулятор
Представьте себе, что вы едете в детском электромобиле, педаль газа которого имеет всего два положения: либо двигатель вообще выключен, либо вращается с фиксированной скоростью. В общем, простой выключатель там. Ваша задача – уменьшить скорость, например, вдвое. Можно включить последовательно с двигателем мощный резистор, на котором будет выделяться много тепла. А можно быстро нажимать и отпускать педаль газа. Вы поедете рывками, тем более заметными, чем меньше частота, но средняя скорость уменьшится как вам надо. Меняя соотношение между временем нахождения выключателя во включённом и выключенном состояниях – скважность – можно менять и среднюю скорость. А выключатель почти не нагреется, ведь его сопротивление стремится то к бесконечности, то к нулю. Практически вся мощность выделится на двигателе. Почему так произойдёт, легко рассчитать, зная закон Ома.
Вот вы и поняли, что такое широтно-импульсная модуляция, скоращённо – ШИМ. Всё описанное выше можно поручить автоматическому устройству, называемому ШИМ-регулятором. Он может быть сложным, содержащим в себе целое Arduino. Может быть попроще – генератор на двух элементах И-НЕ, переменный резистор и два диода. А может быть совсем простым – на двух транзисторах (сравните это с тем, сколько транзисторов в Arduino):
Это называется KISS-принципом, от “keep it simple, stupid”. Конечно, не в прямом смысле – на самом деле имеется в виду, что проектировщик, стремящийся к упрощению конструкций, напротив, очень умён, ведь это увеличивает надёжность, ремонтопригодность и наглядность. Правда, ценой дополнительных защит, гибкости и свободы переконфигурирования.
Понятно, что упомянутый в примере двигатель детского электромобиля эта схема потянет только с дополнительным каскадом. А без него – только маленький моторчик от игрушки. Но принцип действия ШИМ-регулятора здесь показан максимально наглядно.
Эта схема, которую придумал для вас автор Instructables под ником TheCircuit, представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры. Точно такой же, какой многократно упоминали в своих книгах Б.С. Иванов, В.Г. Борисов. Только к нему ещё добавлены два резистора: переменный и включённый последовательно с ним постоянный, чтобы сопротивление всей цепочки не становилось слишком низким. Включены они в схему так, чтобы при регулировке менялась скважность вырабатываемых мультивибратором колебаний.
Применение в мультивибраторе транзисторов разной структуры позволяет сократить количество конденсаторов в нём до одного. Здесь он электролитический, на 100 мкФ и 60 В, это напряжение выбрано с хорошим запасом. Резисторы: постоянные – 47 Ом, 22 кОм, 220 кОм, подстроечный (вы можете применить большой переменный) – 10 кОм. Транзисторы – BC557 и BC338. Источник питания – два элемента АА или ААА, лучше солевых, чтобы если что-то пойдёт не так, ничего сильно не перегрелось. Нагрузка – маломощный электродвигатель от игрушки. Параллельно ему хорошо подключить диод в обратной полярности. Он примет на себя импульс самоиндукции, возникающий при резком отключении двигателя, и защитит от него транзистор.
Поскольку TheCircuit собирает устройство на макетной плате типа breadboard, порядок установки компонентов не имеет значения. Так, транзисторы он устанавливает первыми. Если вы будете собирать этот регулятор пайкой, транзисторы ставьте последними, чтобы не перегреть их.
Затем мастер ставит на плату в правильной полярности конденсатор:
Резисторы:
Перемычки:
Подключает двигатель:
Если двигатель будет просто лежать на столе, полярность его подключения не важна, а если приводить в движение какой-нибудь механизм, важно подключить его так, чтобы он вращался в требуемом направлении. У разработчика, кстати, двигатель взят с редуктором, что увеличивает наглядность: хорошо видно и в какую сторону он вращается, и с какой скоростью. А вот полярность подключения источника питания должна совпадать с указанной на схеме обязательно: плюс наверху. Вот мастер добирается и до него:
Теперь можно вращать подстроечный резистор (или переменный, смотря какой вы поставили), смотреть, как меняется частота вращения, и убеждаться, что нагрев второго транзистора при любой скорости невелик (а первого и подавно). Теперь дополните схему выключателем, включённым последовательно с источником питания, и добавьте корпус.
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
