Шим регулятор оборотов двигателя 12 вольт на таймере ne555

Простая схема ШИМ-регулятора на таймере NE555 Fly Modification

Простая схема ШИМ-регулятора на таймере NE555

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно. Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток — низкий КПД

Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза

Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы. Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1. В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод. Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

Плата в файле Sprint Layout 6.0.

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы. DA1 – ИМС NE555; VT1 – полевой транзистор IRF7413; VD1,VD2 – 1N4007; R1 – 50 кОм, подстроечный; R2, R3 – 1 кОм; C1 – 0,1 мкФ; C2 – 0,01 мкФ.

Практические советы

Для себя я сделал немного другую обвязку таймера:

Ниже приведена схема из Proteus, а так же верхняя и нижняя сторона платы:

В схему я установил переменный резистор  с выключателем, чтобы полностью обесточивать плату от внешнего питания. Добавил клемники для подключения питания и нагрузки. Ну и сама виртуальная модель устройства.

 Светодиодная лента  Офисные Светильники

Этот архив содержит файлы в формате Gerber LED_PWM_ne555v2 — CADCAM

Некоторые проблемы и особенности работы с микросхемой

 Офисные Светильники

8-пиновый корпус – идея хорошая, но из-за этого форм-фактора возникают некоторые трудности при работе с таймером. А именно, он лишен возможности независимого сравнения сигналов верхнего и нижнего порогов, что довольно часто требуется в устройствах преобразования, например, тех же АЦП. Чтобы реализовать такую возможность радиолюбители прибегают к использованию другой серии устройств, например, NE 521 или устанавливают на вход элементы 3И-НЕ, если это целесообразно.

В биполярных устройствах присутствует такой недостаток, как импульсный ток при включении и выключении, величина которого может достигать 400 мА, что может стать причиной пробоя выходного транзистора или других элементов схемы, в которую она была впаяна. Причиной такого явления является сквозной ток выходного каскада, возникающий из-за тех же высоких импульсов по питанию.

Чтобы устранить проблему, рекомендуется использовать специальный блокирующий конденсатор, подключаемый на входы 5 и общий (мину питания) емкостью порядка 0,01–0,1 мкФ. Благодаря заряду его обкладок внутренне напряжение в МС, поступающее на выходной каскад, сглаживается, что и исключает вероятность возникновения пробоя. Также он защитит внутренний делитель от помех извне, которые могут вызвать ложное срабатывание.

Также, как и в случае со многими другими микросхемами с ТТЛ-логикой, NE 555 рекомендуется шунтировать гасящим конденсатором с керамическим обкладками емкостью 1 мкФ.

Характеристики микросхемы

Функциональная схема представленной микросхемы достаточно проста и состоит из следующих блоков:

  • делителя напряжения, который сравнивает сигнал на входе с двумя опорными уровнями;
  • 2 высокоточных компараторов на высокий и на низкий уровень сигналов;
  • триггера со встроенными RS -входами и дополнительным сбросом, выходной транзистор средней мощности биполярный или полевой в зависимости от технологии.

Также, аппаратно в конструкции микросхемы предусмотрен усилитель мощности, повышающий нагрузочную способность устройства и ее качество работы.

Микросхема является универсальной, как ни посмотри, со всех сторон. Например, базовая версия NE 555 рассчитана на напряжение питания в пределах от 4,5 до 16,5 В, что весьма упрощает процесс конструирования многих схем, так как отпадает необходимость придерживаться конкретной величины питания.

Но если необходимо запитать генератор импульсов от пониженного уровня порядка 2–3 В, то лучше использовать схемы на КМОП-логике. Они не только могут свободно функционировать на низком напряжении, но и обладают повышенными показателями устойчивости к помехам и нестабильности питания.

Также, выпускаются модификации устройств с повышенным порогом питающего напряжения, который может достигать 18 В. Эти МС могут применяться в импульсных устройствах и генераторах.

Согласно информации, которую предоставляет западный на ne555 datasheet потребляемый ток устройством зависит от величины входного импульса. Если она лежит на номинальном уровне порядка 5 В, то величина тока составляет не более 6 мА. Но если напряжение вырастет до 15В, то ток также растет до 15мА. Обычно устройства разрабатывают своими руками на средний показатель тока, который оставляет порядка 10 мА, что говорит о напряжении питания в пределах от 9 до 12 В. Но это характерно для ТТЛ-логики.

Микросхемы, сконструированные на основе КМОП-транзисторов, потребляют еще меньше – 100-200 мкА, что их делает еще более экономичными. Но максимальное значение потребляемого тока не превышает 100 мА. Если у вас она берет больше этого значения, это означает что устройство неисправно и требует замены.

ШИМ — регуляторы оборотов двигателей на таймере 555

Существует несколько способов регулирования скорости двигателей постоянного тока (ДПТ): 1. Реостатное регулирование. 2. Импульсное регулирование. Применение реостатного регулирования скорости ДПТ приводит к необходимости установки мощных реостатов, выделяющих большое количество тепла. Наиболее экономичным способом можно считать ШИМ-регулирование скорости ДПТ (рисунок 1).

Рисунок 1.

Основой схемы импульсного регулирования скорости двигателя служит мультивибратор на таймере NE555

Приведенная схема позволяет регулировать скважность импульсов, определяемую соотношением времени заряда и разряда конденсатора С1

Заряд конденсатора С1 осуществляется по следующей цепи: +12V — R1 — D1 — левая часть резистора P1 — C1 – GND. Цепь разряда конденсатора: : верхняя обкладка C1 — правая часть резистора P1 — D2 — вывод 7 таймера — нижняя обкладка C1. Время заряда и разряда определяется величиной активного сопротивления Р1 в цепи (положения движка переменного резистора).

Еще один вариант реализации схемы регулирования скорости двигателя постоянного тока приведен на рисунке 2. Отличительной особенностью данной схемы является наличие диода D4, предотвращающий разряд времязадающего конденсатора через нагрузку (двигатель).

Рисунок 2.

Изменение скважности управляющего импульса приводит к изменению величины напряжения на якоре двигателя постоянного тока (рисунок 3). Рисунок 3

Рисунок 3.

Внешний вид ШИМ-регулятора скорости двигателя постоянного тока на базе микросхемы интегрального таймера NE555 приведен на рисунке 4.

Рисунок 4.

Еще одним вариантом реализации рассмотренного ранее принципа управления ДПТ может служить следующая схема:

Рисунок 5.

В приведенной выше схеме транзисторный ключ подключается в разрыв «плюсового провода» источника питания. Открытие транзистора в выходном каскаде схемы потребует дополнительного источника питания. В приведенной схеме его функцию выполняет конденсатор С1. Открытие транзистора VT1 осуществляется только при открытом транзисторе VT2 через цепь конденсатора С2. Отключение выходного транзистора происходит при соединении его затвора с истоком (открыт транзистор VT3). Включение и отключение выходного транзистора приводит к шунтированию оптрона OP1 и отключению/включению нагрузки.

Всего комментариев: 0

Простой ШИМ-регулятор на таймере NE555

Рейтинг:   / 5

Подробности
Просмотров: 1178

Петр Петров, г. София (Болгария), Игорь Безверхний, г. Киев (Украина) Широтно-импульсной модуляция (ШИМ) широко используется в самых разнообразных схемах от различных импульсных блоков питания ИБП) до схем управления яркостью, контрастностью, громкостью и другими параметрами телевизоров, мониторов и другой РЭА (радиоэлектронной аппаратурой), а также для управления силой тока и мощностью потребления таких электрических нагрузок, как лампы накаливания, электродвигатели, светодиоды и нагревательные приборы. Заметим также, что усилители, работающие в режиме класса D преобразуют усиливаемый аналоговый сигнал в ШИМ-сигнал и после его усиления производят обратное преобразование. В этой статье рассказано о том, что представляет собой простейший ШИМ-регулятор на базе микросхемы таймера NE555, собрать который всего за 2-3 часа может даже новичок.

Хочу напомнить начинающим радиолюбителям, что представляет собой широтно-модулированный сигнал ШИМ (рис.1)

ШИМ-сигнал -это импульсный сигнал, в котором длительность импульсов (длительность паузы и скважность тоже) определяется мгновенным значением напряжения модулирующего сигнала или значением управляющего напряжения (для ШИМ-регуляторов). Как правило, чем больше длительность, тем меньше пауза

ШИМ-сигналы формируются в, так называемых широтно-импульсных модуляторах. Замечу, что в некоторых устройствах, например, в ИБП, узлы, формирующие и использующие ШИМ-сигналы, называют ШИМ-контроллерами. Устройства предназначенные для ручной регулировки мощности потребляемой нагрузкой, использующие ШИМ, называют ШИМ-регуляторами. На практике можно встретить ШИМ-сигналы, частота которых неизменна, и такие, частота которых «гуляет» в зависимости от длительности импульса. На рис.1 показаны ШИМ-сигналы, частота и период повторения импульсов которых неизменны. Сигнал ШИМ может быть преобразован в аналоговый сигнал, а в импульсных блоках питания в стабильное постоянное напряжение, с помощью RC или LC фильтра. На рис.1 а изображен ШИМ-сигнал с малой скважностью (импульс большой длительности, а пауза — малой). Этот сигнал имеет постоянную составляющую, которая может быть определена на графике методом «равенства площадей» положительной и отрицательной части периода. На графиках рис. 1 а, б она изображена горизонтальной пунктирной линией. В нижней части рис.1а показано как будет выглядеть этот сигнал после фильтра. При хорошем сглаживании в идеале после фильтра для такого ШИМ-сигнала будет формироваться практически постоянное напряжение близкое по величине к постоянной составляющей исходного ШИМ-сигнала. На рис.1а оно будет достаточно велико. На рис. 1б изображен ШИМ-сигнал с большой скважностью (импульс небольшой длительности, а пауза достаточно велика). Такой сигнал имеет небольшую постоянную составляющую. Это значит, что после сглаживания получится небольшое по величине постоянное напряжение. Методы получения ШИМ-сигналов весьма разнообразны. Один из них — это ШИМ на базе таймера NE555. Его используют, обычно, в регуляторах мощности потребления осветительных и нагревательных приборов, а также регуляторах скорости электродвигателей постоянного тока, например, в микродрели для сверления плат. На рис.2 приведена принципиальная схема ШИМ-регулятора для управления яркостью свечения LED-светильника на 20-ти сверхярких светодиодах. Схема самого светильника размещена на этом рисунке справа. ШИМ-регулятор на микросхеме таймера DA1 NE555 представляет собой мультивибратор с разделёнными цепями заряда и разряда время-задающего конденсатора (емкости). Причем, если при регулировке потенциометром Р1 увеличивается длительность выходного импульса, то на такой же промежуток времени уменьшается длительность паузы и наоборот. Функциональное назначение основных деталей схемы рис.2 Назначение наиболее важных деталей «обвязки» микросхемы DA1: • С1, С2, СЗ — конденсаторы времязадающий цепи (см. ниже); • R1, R7, левая часть потенциометра Р1 — резисторы времязадающей цепи, задающие длительность импульса; • R1, R8, правая часть потенциометра Р1 — резисторы времязадающей цепи, задающие длительность паузы между импульсами; • VD1, VD2 — разделительные диоды времяза-дающих цепей для раздельного формирования длительностей импульса и паузы; • С4 — блокирует неиспользуемый вывод 5 (CON) таймера DA1 по переменному напряжению («наводке»); • R6 — подтягивающий резистор по входу сброса, вывод 4.

NE555

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Блок-схема микросхемы NE555

Назначение выводов микросхемы NE555

№ вывода Обозначение Альтер-
нативное
обозначение
Назначение Описание
1 GND -U Общий Общий провод, минус питания
2 TRIG S Запуск В том случае, если напряжение на этом выходе достигает уровня ниже 1/2 от CTRL, на выходе микросхемы (вывод 3) появляется напряжение высокого уровня и начинается отсчёт времени.
3 OUT Q или без
обозначения
Выход На этом выводе формируется одно из двух напряжений, примерно соответствующих низкому уровню — 0.25В и высокому уровню VCC — 1,7В, в зависимости от состояния таймера. Время переключения с одного уровня на другой происходит примерно за 100 нс.
4 RESET E Сброс (разрешение запуска) При подаче на этот вход напряжения менее 0,7 В выход микросхемы принудительно переходит в состояние низкого уровня (переключается на GND). Это происходит независимо от состояния других входов, то есть данный вход имеет наивысший приоритет. Другими словами, высокий уровень напряжения на данном входе (более 0,7 В) разрешает запуск таймера, в противном случае запуск запрещён.
5 CTRL UR Управление (контроль делителя) Подключен напрямую к внутреннему делителю напряжения. При отсутствии внешнего сигнала имеет напряжение 2/3 от VCC. Определяет пороги останова и запуска.
6 THR R Останов Когда напряжение на этом выводе превышает напряжение на выводе CTRL, на выходе устанавливается напряжение низкого уровня, интервал заканчивается. Останов возможен, если на вход TRIG не поступает сигнал запуска, так как вход TRIG имеет приоритет над THR (исключение — микросхема КР1006ВИ1).
7 DIS ? или ¤ Разряд Выход типа «открытый коллектор», обычно используется для разрядки времязадающего конденсатора между интервалами. Состояния этого выхода повторяют состояния основного выхода OUT, поэтому возможно их параллельное соединение для увеличения нагрузочной способности таймера по втекающему току.
8 VCC +U Питание Плюс питания.

Входной сигнал низкого уровня на входе INPUT (вывод 2) производит переключение таймера микросхемы в режим отсчёта времени, при этом на выходе микросхемы (OUTPUT – вывод 3) наблюдается высокий уровень сигнала. Данное положение таймера длится заданный промежуток времени, который равен t=1,1*R*C. Далее таймер возвращается в стабильное состояние, определяющее низкий уровень сигнала на выходе микросхемы (OUTPUT – вывод 3).

Астабильный генератор

Напряжение на выходе микросхемы (OUTPUT – вывод 3) периодически изменяется. Таким образом, на выходе микросхемы наблюдается сигнал в виде меандра, который может быть описан следующими уравнениями: Длительность высокого уровня: t1 = ln2*(R1+R2)*C = 0,693*(R1+R2)*C Длительность низкого уровня: t2=ln2*R2*C2 = 0,693*R2*C2  Период: T=ln2*(R1+2*R2)*C = 0,693*(R1+2*R2)*C Частота: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C)

Простой ШИМ-регулятор на 555 таймере

Этот ШИМ-регулятор, построенный на интегральном таймере серии 555 (КР1006ВИ1) позволяет регулировать скважность почти от 0 до 100%, при этом поддерживая частоту импульсов относительно стабильной. Частота импульсов зависит от значений резистора R1 и конденсатора C1, значения, указанные на схеме дают частоту примерно 170 — 200 Гц

Можно использовать любую микросхему таймера, но лучше технологии CMOS. Диоды любые, например 1N4148

Частота импульсов зависит от значений резистора R1 и конденсатора C1, значения, указанные на схеме дают частоту примерно 170 — 200 Гц. Можно использовать любую микросхему таймера, но лучше технологии CMOS. Диоды любые, например 1N4148.

Схема устройства (клинуть для увеличения)

резисторы R2, R3 и конденсатор C3 составляют цепь временной полной скважности («кикстартер») длительностью около 2-х секунд. При питании схемы напряжением, отличным от 12В, нужно подобрать значение резистора R2 таким образом, чтобы отношение (V+ * R2)/( R2 + R3) было около 2, так как уровень сигнала нв входе сброса таймера должен быть 0.5..1В

Иначе таймер может не стартовать.

Выход Q таймера используется для управлеия ШИМ-циклом, а выход DIS — для управления транзистором. Транзисторный ключ собран по схеме с открытым коллектором, с актимным низким уровнем, чтобы «кикстартер» мог работать. Диод D3 защищает выходной транзистор от индуктивных выбросов. Можно поставить любой подходящий транзистор, BD140 выдерживает ток в 1,5 А и даже не нагревается, управляя 80-мм вентилятором.

C4 и C5 — развязывающие конденсаторы для таймера, который генерирует большие помехи выходным каскадом.

На схеме показаны трехконтактные разъемы вентилятора, которые позволяют подавать сигнал с датчика оборотов вентилятора на материнскую плату.

Если подключить терморезистор между средним и одним из крайних выводов резистора R1, то можно сделать ШИМ-регулятор температуро-зависимым. Однако, возникнет побочный эффект в виде изменения частоты ШИМ.

Простой ШИМ регулятор 0-100 для светодиодного светильника на 555 таймере, или модернизация торшера

Светодиоды светят на все 14W, оставляя ослепительные впечатления у сетчатки, драйвера греются рассеивая лишние 5W энергии в тепло, а ШИМ… да не было у нас изначально ШИМа.

Для ШИМа я решил взять (в первый раз в своей жизни) универсальную микросхему — NE555. В интернете было найдено достаточно много схем ШИМа, и после сборки одной из них я получил крутилку яркости от 5% до 95%, что не подходило для данной конструкции и методом проб и ошибок, а так-же эмуляции всего этого безумия в Протеусе я достиг результата! Пришлось использовать таймер немножко «наоборот» — выход таймера используется для заряда/разряда конденсатора, а вывод разряда конденсатора использовать как выход.

Схема ШИМа 0-100%

Переменный резистор — самое критичное место схемы! Для плавной регулировки необходимо использовать резистор с Логарифмической зависимостью на сопротивление 10k — 100k (можно и другие, но частоту придется подобрать конденсатором).

Во время экспериментов были мысли о использовании вместо таймера контроллера — оцифровывать напряжение с переменника, и выдавать соответствующее заполнение ШИМа, но нас «попустило»)

Небольшой фото отчет с будущей электроникой торшера:

Вся электроника
Светодиоды
ШИМ

Файлы для Proteus — вот (Осторожно! Схема отличается, но это сделано для обеспечения возможности работы в эмуляторе, в реальных условиях схема из статьи — работает)

Простой Шим регулятор на NE555 Поделки для авто

Один знакомый попросил сделать ему подсветку приборной панели, но получилось, что ночью светит слишком ярко, а регулятора яркости в машине нет, поэтому пришлось делать его самому с помощью микросхемы NE555,

Расположение выводов микросхемы NE555

Схема ШИМ регулятораПо схеме изготовил плату

При установке в автомобиль, регулировочный резистор будет выведен на панель.Регулятор можно использовать не только для подсветки, я подключал вентилятор 12 Вольтовый, и управлял скоростью вращения.

Печатная плата: NE555.lay

Автор; Касаткин Сергей

Предыстория создания ИС

В 70 гг. компания Signetics попала под влияние кризиса и вынуждена была сократить численность своего персонала как минимум на 50%, в число которых попал и разработчик представленной схемы. Поэтому она была создана буквально на коленках в гаражных условиях, а за основу была взята им же разработанная NE 566. Платформа будущей ИС уже состояла из основных, необходимых для работы функциональных блоков:

  • аналогового ключа на достаточно мощном биполярном транзисторе;
  • делителя и формирователя входного напряжения;
  • триггера;
  • компаратора.

Существуют на ne 555 схемы включения разного типа для работы микросхемы достаточно было наличие внешней RC-цепи, которая являлась времязадающей. И внутренний делитель напряжения, пропорционально которому формировалась амплитуда выходного сигнала. После некоторого времени и внесения небольших доработок, в частности, замена встроенного генератора стабильного тока для зарядки внутреннего конденсатора на резистор, она поступила в серию.

Что касается структуры таймера, то в ней содержалось:

  • 23 транзистора;
  • 16 резисторов;
  • 2 диода.

Редакторы сайта советуют ознакомиться с отзывами об энергосберегающих обогревателях-конвекторах Коузи.

Аналоги микросхемы

Универсальный таймер вскоре обзавелся функциональными аналогами, которыми стали советские микросхемы из серии КР:

  • 1006ВИ1;
  • 1008ВИ1;
  • 1087ВИ2;
  • 1087ВИ3.

Также, микросхема ne555 аналог имеет, например, КР10006ВИ1, то стоит учесть тот факт, что вход сброса R по отношению к установке имеет приоритет. Этот момент почему-то упущен в техническом описании МС, что является немаловажным фактом при построении электронных схем. В других микросхемах выводы имеют приоритет вплоть до наоборот S над R.

Все выше представленные аналоги таймеров построены на стандартной ТТЛ-логике. Если захотите спроектировать устройства на ne555 с более экономичными показателями, то лучше применить МС из серии КМОП. Таковыми являются устройства:

  • ICM 7555 IPA ;
  • GLC 555;
  • КР1441ВИ1.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика