ШИМ — регуляторы оборотов двигателей на таймере 555

Схемы шим регуляторов

Повсеместное использование таймер 555 находит в устройствах регулирования, к примеру, в ШИМ — регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.
Все, кто когда – либо пользовался шуруповертом на аккумуляторах, наверное слыхали писк, исходящий внутри.

Это свистят обмотки мотора под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.
Иным вариантом настраивать обороты мотора, подключенного к аккумулятору, просто некрасиво, хотя вполне реально.

К примеру, просто постепенно с двигателем подключить мощный реостат, или применять регулируемый линейный стабилизатор электрического напряжения с большим отопительным прибором.
Вариант ШИМ — регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.

Схема очень проста и основывается все на мультивибраторе, правда переделанном в генератор импульсов с изменяемой скважностью, которая зависит от соотношения скорости заряда и разряда конденсатора C1.
Заряд конденсатора выполняется 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 менять соотношение сопротивлений его левой и правой части, а значит время заряда и разряда конденсатора C1, и как последствие скважность импульсов.

Схемы шим регуляторов

Рисунок 1. Схема ШИМ — регулятора на таймере 555
Схема эта настолько востребована, что выпускается уже в виде набора, что и показано на дальнейших рисунках.

Схемы шим регуляторов

Принцип работы ШИМ контроллера UC3843 в импульсном блоке питания.

Схемы шим регуляторов

Рисунок 2. Важная схема набора ШИМ — регулятора.
Тут же показаны временные диаграммы, но не показаны номиналы деталей.

Их можно подсмотреть на рисунке 1, для чего он, собственно, тут и показан. Взамен биполярного транзистора TR1 без переделки схемы можно задействовать мощный полевой, что даст возможность нарастить мощность нагрузки.
Кстати, на данной схеме появился очередной компонент – диод D4.

Его назначение в том, чтобы устранить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку — мотор. Таким образом достигается стабилизация работы частоты ШИМ.

Кстати, при помощи аналогичных схем можно управлять не только оборотами мотора постоянного тока, но и просто активной нагрузкой – лампой общего назначения или каким-либо ТЕНОМ.

Схемы шим регуляторов

Рисунок 3. Монтажная плата набора ШИМ — регулятора.
Если приложить немножко труда, то вполне реально такую воспроизвести, применяя одну из программ для рисования монтажных плат.

Хотя, имея в виду немногочисленность деталей, один экземпляр будет легче собрать навесным монтажом.

Схемы шим регуляторов

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ — регулятора.
Правда, уже собранный брендовый набор, выглядит достаточно симпатично.
Вот здесь, возможно, кто-то задаст вопрос: «Нагрузка в данных регуляторах подключена между +12В и коллектором выходного транзистора.

А как быть, к примеру, в автомобиле, потому что там все уже подключено к массе, корпусу, автомобиля?»
Да, против массы не попрешь, здесь можно лишь советовать переставить транзисторный ключ в разрыв «плюсового» провода.

Допустимый вариант аналогичной схемы показан на рисунке 5.

Схемы шим регуляторов

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

Подобный рисунок показан просто для разъяснения, как работает MOSFET транзистор.

Схемы шим регуляторов

Для того, чтобы MOSFET транзистор открыть, достаточно относительно истока подать на затвор положительное напряжение. В данном варианте лампочка зажжется в полный накал и будет освещать до той поры, пока транзистор не закроется.
На этом рисунке легче всего закрыть транзистор, замкнув накоротко затвор с истоком.

И такое вот замыкание вручную для контроля транзистора вполне пригодно, однако в реальной схеме, тем более импульсной придется добавить еще несколько деталей, как показано на рисунке 5.
Как говорили выше, для открытия MOSFET транзистора нужен еще один хороший источник напряжения. В нашей схеме его роль делает конденсатор C1, который заряжается по цепи +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Чтобы открыть транзистор VT1, на его затвор следует подать положительное напряжение от заряженного конденсатора C2. Вполне понятно, что это случится исключительно при открытом транзисторе VT2.

А это реально лишь к примеру, если закрыт транзистор оптрона OP1. Тогда положительное напряжение с плюсовой обкладки конденсатора C2 через резисторы R4 и R1 откроет транзистор VT2.
В данный момент входной сигнал ШИМ обязан иметь невысокий уровень и шунтировать светоизлучающий диод оптрона (такое включение светоизлучающих диодов иногда называют инверсным), стало быть, светоизлучающий диод оптрона погашен, а транзистор закрыт.

Чтобы закрыть выходной транзистор, нужно объединить его затвор с истоком. В нашей схеме это случится, когда откроется транзистор VT3, а чтобы это сделать требуется, чтобы открыли выходной транзистор оптрона OP1.

Сигнал ШИМ в данное время имеет большой уровень, благодаря этому светоизлучающий диод не шунтируется и излучает положенные ему инфракрасные лучи, транзистор оптрона OP1 открыт, что в результате приводит к отключению нагрузки – лампочки.
Как один из видов использования аналогичной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В данном варианте автолюбители претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала.

Очень часто данные конструкции на микроконтроллере, на просторах интернета их полно, но легче сделать на таймере NE555.

ШИМ регулятор оборотов: схема модуля управления мотором

ШИМ регулятор оборотов электрического двигателя постоянного тока рассчитанного на напряжение 12 В

ШИМ регулятор оборотов мотора постоянного тока легче всего организовать при помощи ШИМ регулятора. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, в английском это называют PWM — Pulse Width Modulation.

Теорию я детально объяснять не буду, информации полно на просторах интернета.
Собственными словами — если у нас есть ДПТ на 12 вольт — то мы можем настраивать обороты мотора меняя напряжение питания. Меняя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты мотора от нуля до самых больших.

В случае с ШИМ регулятором мы будем менять скважность импульсов от 0 до 100% и это будет эквивалентно изменению напряжения питания мотора и поэтому будут изменятся обороты мотора.

Рассмотрим первый ШИМ регулятор на 5 ампер. Есть подобная очень любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или коммунистический аналог КР1006ВИ). Вот на данной микросхеме и собран ШИМ регулятор.

Не считая таймера тут я применяю стабилизатор на 9 вольт LM7809, мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а еще иные небольшие детали. Схема по которой собран этот регулятор в первую очередь известна и наиболее востребованна.

ШИМ регулятор своими руками

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5A
В намного мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном все подобно.

Схема ШИМ регулятора оборотов, скорости, частоты вращения кулера, вентилятора, двигателя на 555

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10A
Подключение ШИМ регулятора очень обычное. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания (+) и (-), и две клеммы для подсоединения мотора (M+) и (M-).
Сделал еще ШИМ регулятор с защитой по току. Для этого использовал известный 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 опять запустить генерацию необходимо краткосрочно снять питание со схемы при помощи кнопки S1.

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А с защитой

Симисторный регулятор мощности (своими руками)

ШИМ регуляторы все работоспособны, проверил их работу при помощи мотора от шуруповерта.
ШИМ регулятор оборотов

Простой ШИМ регулятор

Схемы шим регуляторов

Настраивать напряжение питания мощных потребителей комфортно при помощи регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Превосходство подобных регуляторов состоит в том, что выходной транзистор работает в главном режиме, а значить имеет два состояния — открытое или закрытое.

Известно, что самый большой нагрев транзистора происходит в полуоткрытом состоянии, что приводит к надобности ставить его на отопительный прибор большой площади и выручать его от перегревания.
Предлагаю обычную схему ШИМ регулятора. Питается устройство от источника постоянного напряжения 12В.

При указанном экземпляре транзистора, выдержит ток до 10А.

Схемы шим регуляторов

Рассмотрим работу устройства: На транзисторах VT1 и VT2 собран мультивибратор с изменяемой скважностью импульсов. Частота движения импульсов около 7кГц.

С коллектора транзистора VT2 импульсы поступают на основной транзистор VT3, который управляет нагрузкой. Скважность изменяется переменным резистором R4. При крайнем левом положении движка этого резистора, см. верхнюю диаграмму, импульсы на выходе устройства узкие, что говорит о небольшой выходной мощности регулятора.

При крайнем правом положении, см. нижнюю диаграмму, импульсы широкие, регулятор работает на всю мощность.

Схемы шим регуляторов

Диаграмма работы ШИМ в КТ1
При помощи данного регулятора можно управлять бытовыми лампами общего назначения на 12 В, двигателем постоянного тока с изолированным корпусом. В случае использования регулятора в автомобиле, где минус соединён с корпусом, подключение необходимо выполнять через p-n-p транзистор, как показано на рисунке.
Детали: В генераторе как правило будут работать фактически любые низкочастотные транзисторы, к примеру КТ315, КТ3102. Основной транзистор IRF3205, IRF9530.

Транзистор p-n-p П210 заменим на КТ825, при этом нагрузку можно подсоединять на ток до 20А!

Схемы шим регуляторов

Варианты включения ШИМ регулятора
И в конце необходимо сказать, что данный регулятор работает в моей машине с двигателем обогрева салона уже больше 2-ух лет.