Содержание

ШИМ регулятор скорости двигателя постоянного тока

Регулировать скорость вращения небольших двигателей постоянного тока очень удобно посредством широтно-импульсной модуляции — ШИМ или PWM (pulse-width modulation). Предлагаемая схема управления очень проста и собрана всего на одном распространенном и дешевом чипе LM324. Эта микросхема содержит четыре одинаковых операционных усилителя в одном корпусе. Для реализации схемы ШИМ в общем случае необходим генератор напряжения треугольной формы и компаратор. два из четырех ОУ микросхемы LM324 работают в генераторе, третий ОУ включен как компаратор. Четвёртый ОУ не используется. Никто не мешает вам использовать в этой схеме три одиночных операционных усилителя общего применения, например TL071 или один сдвоенный и один одинарный ОУ, к примеру, TL072 + TL071. В этом случае размер устройства, конечно, будет больше, чем в случае использования одно счетверенного ОУ.

Генератор напряжения треугольной формы собран на ОУ N1 и N2 по известной схеме «интегратор-компаратор».

На выходе компаратора на N2 (14) формируются прямоугольные импульсы частотой около 1.6 кГц, которые по цепи обратной связи подаются на инвертирующий вход (2) интегратора, собранного на ОУ N1 через резистор R1. С выхода интегратора (1) снимается сигнал треугольной формы с той же частотой 1.6 кГц. Треугольная волна поступает на неинвертирующий вход (5) компаратора, реализованного на ОУ N3. Одновременно на инвертирующий вход N3 поступает образцовое напряжение с движка потенциометра VR1, который входит в делитель напряжения R4, R5, VR1. При указанных номиналах делителя напряжения и напряжении питания ∓12В, образцовое напряжение может принимать значения от -6 до +6 вольт, в зависимости от угла поворота оси потенциометра VR1. Компаратор N3 сравнивает треугольный сигнал на выводе 5 N3 с образцовым напряжением на выводе 6. если напряжение на выводе 5 больше напряжения на выводе 6, то на выходе N3 (7) появится высокий уровень напряжения около +12В. Когда напряжение на выводе 5 N3 станет меньше образцового на выводе 6, на выходе 7 N3 появится низкий уровень около -12В. Таким образом, при поступлении на вход 5 напряжения треугольной формы на выходе 7 будут формироваться прямоугольные импульсы с длительностью, зависящей от образцового напряжения на выводе 6 N3. Иными словами, мы сможем регулировать скважность прямоугольного сигнала на выходе N3, поворачивая движок потенциометра VR1.



Наглядно процесс показан на графике ниже. Зеленая линия — это образцовое напряжение. Прямоугольный сигнал синего цвета — это выходной сигнал компаратора.

ШИМ сигнал с выхода N3 подается га затвор MOSFET транзистора Т1. двигатель постоянного тока включен в цепь стока этого транзистора. Во время действия высокого уровня напряжения полевой транзистор открывается и подключает двигатель к источнику питания. Во время действия напряжения низкого уровня транзистор закрыт и мотор обесточен. Поскольку это происходит со сравнительно высокой частотой, средний ток, протекающий через мотор зависит от скважности (длительности) прямоугольных импульсов. поступающих на затвор транзистора. Чем больше длительность импульса, тем больше будет средний ток, проходящий через двигатель и наоборот. таким образом происходит регулировка частоты вращения мотора.

Для работы схемы требуется двухполярный источник питания напряжением ∓12В. Схема может быть модифицированна для использования с двигателями постоянного тока, рассчитанными на напряжение от 6 до 24 вольт.


ШИМ регулятор напряжения 12 вольт. Две схемы

ШИМ регулятор напряжения 12 вольт. В данной статье приводится описание двух принципиальных схем регулятора основанных на широтно — импульсной модуляции (ШИМ) постоянного тока, которые реализованы на базе операционного усилителя К140УД6.

ШИМ регулятор напряжения 12 вольт — описание

Особенностью данных схем является возможность применить фактически любые имеющиеся в наличии операционные усилители, с напряжение питания на уровне 12 вольт, например, операционный усилитель LM324 или операционный усилитель LM358.

Hantek 2000 – осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Изменяя величину напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя (вывод 3) можно изменять величину выходного напряжения. Таким образом, эти схемы можно использовать как регулятор тока и напряжения, в диммерах, а также в качестве регулятора оборотов двигателя постоянного тока.

Схемы достаточно просты, состоят из простых и доступных радиокомпонентов и при верном монтаже сразу начинают работать. В качестве управляющего ключа применен мощный полевой n- канальный транзистор. Мощность полевого транзистора, а так же площадь радиатора, необходимо подобрать согласно току потребления нагрузки.

Для предупреждения пробоя затвора полевого транзистора, в случае использовании ШИМ регулятора с напряжением питания 24 вольта, необходимо между затвором VT2 и коллектором транзистора VT1 подключить сопротивление величиной в 1 кОм, а параллельно сопротивлению R7 подключить стабилитрон на 15 вольт.

В случае если необходимо изменять напряжение на нагрузке, один из контактов которой подсоединен к «массе» (такое встречается в автомобиле), то применяется схема, в которой к плюсу источника питания подсоединяется сток n -канального полевого транзистора, а нагрузка подключается к его истоку.

Желательно для создания условий, при котором открытие полевого транзистора будет происходить в полной мере, цепь управления затвором должна содержать узел с повышенным напряжением порядка 27…30 вольт. В этом случае напряжение между истоком и затвором будет более 15 В.

Если ток потребления нагрузкой менее 10 ампер, то возможно применить в ШИМ регуляторе мощные полевые p- канальные транзисторы.

Во второй схеме ШИМ регулятор напряжения 12 вольт меняется и вид транзистора VT1, а также меняется направление вращения переменного резистора R1. Так у первого варианта схемы, уменьшение напряжения управления (ручка потенциометра перемещается к «-» источника питания) вызывает увеличение напряжения на выходе. У второго варианта все наоборот.

kravitnik.narod.ru

DC motor speed control LM324 – Схемы&Ремонт – Статьи – Каталог статей


Поступил в ремонт двигатель постоянного тока с платой управления, неисправность не вращается двигатель.
Как любое подобное поступление начинается с «допроса с пристрастием», со слов клиента было установлено,
что данный двигатель стоит на промышленном миксере хлебопекарни, где работает две смены практически
без перерывов на протяжении несколько лет. Специалист, который обслуживает данное оборудование,
сделал заключение  вся проблема в плате управления.   
   Начать ремонт решил с осмотра двигателя, оказалось вал якоря проворачивается с большим усилием. Вывод 
подшипники разлетелись или коллектор, щетки, разобрав двигатель, оказалось подгоревший коллектор, пришлось 

отдавать на перемотку.  
 Чтобы проверить плату управления нагрузил 100Вт лампочкой, подключил в сеть, вращением ручки резистора яркость
свечение меняется, значит, блок исправный. К сожалению, проведенный эксперимент не убедил заказчика в том, 
что плата рабочая. Приняли решение проверить правильность моих выводов,  когда будет отремонтированный двигатель.  
   Интерес как устроено на сей раз перебороло лень, решил начертить  схему,  по дорожкам печатной  платы
и подключенным к ним радиодеталям. Схема и краткое описание, насколько я понимаю назначение узлов, прилагается ниже. 
Приведенные в статье показатели напряжение и осциллограммы были сняты при подключенном рабочем двигатели, 
ручка скорости вращения в среднем положении.
 Силовая часть схемы собрана на тиристорах BT151-600 по мостовой схеме, нагрузкой которой является двигатель постоянного
тока 220В 1.8А, схема управления  и защиты выполнено на операционном усилители LM324.
 U1.1 LM324 – защита по току. При увеличение тока потребления двигателем возрастает напряжение на измерительном
резисторе R1 на выходе U1.1 напряжение становится равно нолю диод D17 блокирует работу генератора.
Проверить защиту возможно, если изменить сопротивления резистора R1 0.1 Ом больше на 0.5…0.9 Ом.
U1.2 – усилитель обратной связи по напряжению. Датчиком как и для токовой защиты является резистор R1.
Узел проверить можно, если отключить провод двигателя от контакта «+» разъема J2 (WJ25C_2), на выводе 7  U1.2 напряжение
должно быть близко к нолю. Возможно, закоротить резистор R1 эффект будет такой же как описано выше
с отключением провода.
U1.3 – регулировка скорости двигателя с обратной связью подстройки компаратора генератора.
Работу узла проверяют, если нет регулировки оборотов двигателя, при вращении ручки настройки
резистора R16 на выводе 8 U1.3 должно изменяться напряжения. Проверку обратной связи, возможно, проверить
если параллельно R31 подключить резистор 47к на выводе 8 U1.3 напряжение увеличиться.
U1.3,Q1,Q2 – генератор импульсов управления тиристорами. Этот узел желательно проверить осциллографом
но если его нет можно измерить вольтметром сравнив с данными приведенными в таблице напряжений 
на выводах  LM324. Все измерение и снятые осциллограммы  производились относительно минуса конденсатора С1.
Питание схемы управления – параметрический стабилизатор R2-R5,D13,D5,C1.

 

                    LN324N

Pin1                                                                                                            Pin2

Pin3                                                                                                            Pin5

Pin6                                                                                                            Pin7

Pin8                                                                                                             Pin9

Pin10                                                                                                           Pin12

Pin13                                                                                                          Pin14

LM324N
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
V 15.7 0.022 0.34 16.9 0.02 0.02 1.0 2.4 2.9 2.75 0 2.29 8.54 1.12

Datasheet


Похожие темы:

  Регулятор мощности двигателя DC  Регулятор скорости двигателя постоянного тока

 DC motor driver


При использовании материалов сайта, обязательна ссылка на сайт http://vinratel.at.ua 

Регулятор оборотов электродвигателя коллекторного типа на ШИМ

Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.

ШИМ-регуляторы, речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.

Рис.1.

На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов. Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.

Рис.2.

Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.

Рис.3.

На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555. Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора ШИМ регулятора на таймере NE555 подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и собственно управляет электродвигателем М1.

Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.

Рис.4.

Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя – R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.

Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б – КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.

Подготовлено по материалам статьи: А.В. Тимошенко, Радіоаматор №4, 2008г.

Шим регулятор с кнопочным управлением. Шим- регулятор постоянного напряжения на простой логике. Простая схема управления двигателем постоянного тока

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 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.

Наиболее простой метод регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). Суть этого метода заключается в том, что напряжение питания подается на двигатель в виде импульсов. При этом частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться.

ШИМ сигнал характеризуется таким параметром как коэффициент заполнения или Duty cycle. Это величина обратная скважности и равна отношению длительности импульса к его периоду.

D = (t/T) * 100%

На рисунках ниже изображены ШИМ сигналы с различными коэффициентами заполнения.


При таком методе управления скорость вращения двигателя будет пропорциональна коэффициенту заполнения ШИМ сигнала.

Простейшая схема управления двигателем постоянного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ сигнал. Транзистор в данной схеме выполняет роль электронного ключа, коммутирующего один из выводов двигателя на землю. Транзистор открывается на момент длительности импульса.

Как будет вести себя двигатель в таком включении? Если частота ШИМ сигнала будет низкой (единицы Гц), то двигатель будет поворачиваться рывками. Это будет особенно заметно при маленьком коэффициенте заполнения ШИМ сигнала.
При частоте в сотни Гц мотор будет вращаться непрерывно и его скорость вращения будет изменяться пропорционально коэффициенту заполнения. Грубо говоря, двигатель будет “воспринимать” среднее значение подводимой к нему энергии.

Существует много схем для генерации ШИМ сигнала. Одна из самых простых – это схема на основе 555-го таймера. Она требует минимум компонентов, не нуждается в настройке и собирается за один час.


Напряжение питания схемы VCC может быть в диапазоне 5 – 16 Вольт. В качестве диодов VD1 – VD3 можно взять практически любые диоды.

Если интересно разобраться, как работает эта схема, нужно обратиться к блок схеме 555-го таймера. Таймер состоит из делителя напряжения, двух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.



Вывод питания (VCC) и сброса (Reset) у нас заведены на плюс питания, допустим, +5 В, а земляной (GND) на минус. Открытый коллектор транзистора (вывод DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается ШИМ сигнал. Вывод CONT не используется, к нему подключен конденсатор. Выводы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC цепочке, состоящей из переменного резистора, двух диодов и конденсатора. Средний вывод переменного резистора подключен к выводу OUT. Крайние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который вторым выводом подключен к земле. Благодаря такому включению диодов, конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.

В момент включения питания на выводе OUT низкий логический уровень, тогда на выводах THRES и TRIG, благодаря диоду VD2, тоже будет низкий уровень. Верхний компаратор переключит выход в ноль, а нижний в единицу. На выходе триггера установится нулевой уровень (потому что у него инвертор на выходе), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT установиться высокий уровень (потому что у него на инвертор на входе). Далее конденсатор С3 начнет заряжаться через диод VD1. Когда она зарядится до определенного уровня, нижний компаратор переключится в ноль, а затем верхний компаратор переключит выход в единицу. На выходе триггера установится единичный уровень, транзисторный ключ откроется, а на выводе OUT установится низкий уровень. Конденсатор C3 начнет разряжаться через диод VD2, до тех пор, пока полностью не разрядится и компараторы не переключат триггер в другое состояние. Далее цикл будет повторяться.

Приблизительную частоту ШИМ сигнала, формируемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:


F = 1.44/(R1*C1), [Гц]

где R1 в омах, C1 в фарадах.

При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:


F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.

Объединим две представленные выше схемы, и мы получим простую схему регулятора оборотов двигателя постоянного тока, которую можно применить для управления оборотами двигателя игрушки, робота, микродрели и т.д.



VT1 – полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1.

Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный n-p-n транзистор, транзистор дарлингтона, оптореле соответствующей мощности.

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.

Широтно – импульсные регуляторы постоянного тока

Необходимость регулировки постоянного напряжения для питания мощных инерционных нагрузок чаще всего возникает у владельцев автомобилей и другой авто-мото техники. Например, появилось желание плавно менять яркость ламп освещения салона, габаритных огней, автомобильных фар или вышел из строя узел регулирования оборотов вентилятора автомобильного кондиционера, а замены нет. Осуществить такое желание иногда нет возможности из-за большого тока потребления этими устройствами – если устанавливать транзисторный регулятор напряжения, компенсационный или параметрический, на регулирующем транзисторе будет выделяться очень большая мощность, что потребует установки больших радиаторов или введения принудительного охлаждения с помощью малогабаритного вентилятора от компьютерных устройств. Выходом из положения является применение широтно – импульсных схем, управляющих мощными полевыми силовыми транзисторами MOSFET . Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи (до 160А и более) при напряжении на затворе 12 – 15 В. Сопротивление открытого транзистора очень мало, что позволяет заметно снизить рассеиваемую мощность. Схемы управления должны обеспечивать разность напряжений между затвором и истоком не менее 12 … 15 В, в противном случае сопротивление канала сильно увеличивается и рассеиваемая мощность значительно возрастает, что может привести перегреву транзистора и выходу его из строя. Для широтно – импульсных автомобильных низковольтных регуляторов выпускаются специализированные микросхемы, например U 6080B … U6084B , L9610, L9611, которые содержат узел повышения выходного напряжения до 25 -30 В при напряжении питания 7 -14 В, что позволяет включать выходной транзистор по схеме с общим стоком, чтобы можно было подключать нагрузку с общим минусом, но достать их практически невозможно. Для большинства нагрузок, которые потребляют ток не более 10А и не могут вызвать просадку бортового напряжения можно использовать простые схемы без дополнительного узла повышения напряжения. Такие схемы рассмотрены в этом разделе.

Первый ШИМ регулятор собран на инверторах логической КМОП микросхемы. Схема представляет собой генератор прямоугольных импульсов на двух логических элементах, в котором за счёт диодов раздельно меняется постоянная времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора, что позволяет изменять скважность выходных импульсов и значение эффективного напряжения на нагрузке. В схеме можно использовать любые инвертирующие КМОП элементы, например К176ПУ2, К561ЛН1, а также любые элементы И, ИЛИ-НЕ, например К561ЛА7, К561ЛЕ5 и подобные, соответственно сгруппировав их входы. Полевой транзистор может быть любым из MOSFET , которые выдерживают максимальный ток нагрузки, но желательно использовать транзистор с как можно большим максимальным током, т.к. у него меньшее сопротивление открытого канала, что уменьшает рассеиваемую мощность и позволяет использовать радиатор меньшей площади. Достоинство схемы – простота и доступность элементов, недостатки – диапазон изменения выходного напряжения чуть меньше 100% и невозможно доработать схему с целью введения дополнительных режимов, например плавного автоматического увеличения или понижения напряжения на нагрузке, т.к. регулирование производится путём изменения сопротивления переменного резистора, а не изменением уровня управляющего напряжения.
Гораздо лучшими характеристиками обладает вторая схема, но количество элементов в ней чуть больше. Регулировка эффективного значения напряжения на нагрузке от 0 до 12 В производится изменением напряжения на управляющем входе от 8 до 12 В. Диапазон регулировки напряжения практически 100%. Максимальный ток нагрузки полностью определяется типом силового полевого транзистора и может быть очень значительным. Так как выходное напряжение пропорционально входному управляющему напряжению, схема может использоваться как составная часть системы регулирования, например системы поддержания заданной температуры, если в качестве нагрузки использовать нагреватель, а датчик температуры подключить к простейшему пропорциональному регулятору, выход которого подключается к управляющему входу устройства. Описанные устройства имеют в основе несимметричный мультивибратор, но ШИМ регулятор можно построить на микросхеме ждущего мультивибратора, как показано на следующей странице.

Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.

ШИМ-регуляторы , речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.

На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов . Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.

Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.

На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555 . Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора ШИМ регулятора на таймере NE555 подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и собственно управляет электродвигателем М1.

Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.

Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя – R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.

Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б – КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.

Что такое шим регулятор оборотов. ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема. Двухканальный регулятор для мотора

Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.

ШИМ-регуляторы , речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.

На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов . Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.

Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.

На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555 . Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора ШИМ регулятора на таймере NE555 подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и собственно управляет электродвигателем М1.

Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.

Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя – R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.

Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б – КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.

Сам принцип широтно-импульсного моделирования (ШИМ) известен уже давно, но применяться в различных схемах он стал относительно недавно. Он является ключевым моментом для работы многих устройств, используемых в различных сферах: источники бесперебойного питания различной мощности, частотные преобразователи, системы регулирования напряжения, тока или оборотов, лабораторные преобразователи частоты и т.д. Он прекрасно показал себя в автомобилестроении и на производстве в качестве элемента для управления работой как сервисных, так и мощных электродвигателей. ШИМ-регулятор хорошо зарекомендовал себя при работе в различных цепях.

Давайте рассмотрим несколько практических примеров, показывающих, как можно регулировать скорость вращения электродвигателя с помощью электронных схем, в состав которых входит ШИМ-регулятор. Предположим, что вам необходимо изменить обороты электродвигателя в системе отопления салона вашего автомобиля. Достаточно полезное усовершенствование, не правда ли? Особенно в межсезонье, когда хочется регулировать температуру в салоне плавно. Двигатель постоянного тока, установленный в этой системе, позволяет изменять обороты, но необходимо повлиять на его ЭДС. С помощью современных электронных элементов эту задачу легко выполнить. Для этого в двигателя включается мощный полевой транзистор. Управляет им, как вы уже догадались, ШИМ- С его помощью можно менять обороты электродвигателя в широких пределах.

Каким образом работает ШИМ-регулятор в цепях В этом случае используется несколько иная схема регулирования, но принцип работы остается тем же. В качестве примера можно рассмотреть работу частотного преобразователя. Такие устройства широко применяются на производстве для регулирования скорости двигателей. Для начала трехфазное напряжение выпрямляется с помощью моста Ларионова и частично сглаживается. И только после этого подается на мощную двуполярную сборку или модуль на базе полевых транзисторов. Управляет же им собранный на базе микроконтроллера. Он и формирует контрольные импульсы, их ширину и частоту, необходимую для формирования определенной скорости электродвигателя.

К сожалению, помимо хороших эксплуатационных характеристик, в схемах, где используется ШИМ-регулятор обычно появляются сильные помехи в силовой цепи. Это связано с наличием индуктивности в обмотках электродвигателей и самой линии. Борются с этим самыми разнообразными схемными решениями: устанавливают мощные сетевые фильтры в цепях переменного тока или ставят обратный диод параллельно двигателю в цепях постоянного электропитания.

Такие схемы отличаются достаточно высокой надежностью в работе и являются инновационными в сфере управления электроприводами различной мощности. Они достаточно компактны и хорошо управляемы. Последние модификации таких устройств широко применяются на производстве.

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.

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 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.

Классическая схема широтно-импульсного модуля управления 12-ти вольтовой нагрузкой, схема собрана на основе таймера 555 и полевого транзистора.

Для небольшого настольного станка с 12 В питанием, что купил недавно на Али, понадобился модуль регулятора скорости вращения двигателя. В общем решил сделать свою собственную схему, так как снова заказывать этот блок не хотелось, до и дорого будет готовый брать.

Схема ШИМ контроллера 12В


Поразмыслив пришёл к выводу, что нужна схема для регулятора скорости мотора постоянного тока в виде ШИМ-контроллера. Он может сделать гораздо больше, чем просто изменять скорость двигателя. Данная схема имеет выход 12 вольт с различной скважностью и её можно использовать в качестве многих других целей:
  • Регулятор скорости мотора;
  • Светодиодный диммер подсветки;
  • Регулятор тепла для нагреваемого провода;
  • Регулятор напряжения для электролитического травления и т. д.

Все запчасти могут куплены за копейки, или выпаяны со старых плат с деталями. Далее список радиодеталей для сборки схемы:

Детали для регулятора

  • 1 х 0,01 мкФ керамический конденсатор
  • 1 х 0.1 мкФ керамический конденсатор
  • 2 х 1N4001 выпрямительные диоды
  • 1 х 1N4004 выпрямительный диод
  • 1 х IRF530 100 В 14 А полевой транзистор
  • 1 х 100 Ом резистор
  • 1 х 1 кОм резистор
  • 1 х NE555 таймер
  • 1 x 8-контактный разъем под м/с
  • 1 х 100 кОм потенциометр
  • 1 х 70 х 100 односторонняя ПП


На этой картинке показана печатная монтажная плата для сборки ШИМ регулятора, но вы можете разработать свой вариант. При пайке обратите внимание на расположение таймера 555. Все остальные детали вполне понятны куда чего.


Есть 3 перемычки на плате: от GND к С1, с контакта 7 555 на D1 и GND к IRF530.


Также на плате есть сквозное отверстие под транзистор IRF530 – это на теплоотвод.


При подключении мотора, нужно проверить направление вращения двигателя, прежде чем переходить к окончательной сборке, хотя электромотор будет исправно работать в любом направлении. Ну вот и вся конструкция, проверенная и 100% рабочая – успехов вам в её самостоятельной сборке!

Подборка схем регулятора оборотов двигателя постоянного тока

Производить регулировку скорости вращения вала коллекторного электродвигателя, имеющего малую мощность, можно подсоединяя последовательно в электроцепь его питания резистор. Но данный вариант создает очень низкий КПД, и к тому же отсутствует возможность осуществлять плавное изменение скорости вращения.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Основное, что этот способ временами приводит к полной остановке электродвигателя при низком напряжении питания. Регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока, описанные в данной статье, не имеют эти недостатки. Данные схемы можно с успехом применять и для изменения яркости свечения ламп накаливания на 12 вольт.

Описание 4 схем регуляторов оборотов электродвигателя

Первая схема

На транзисторе VT1 (однопереходном) реализован генератор пилообразного напряжения (частота 150 Гц). Операционный усилитель DA1 играет роль компаратора, создающего ШИМ на базе транзистора VT2. В результате получается ШИМ регулятор оборотов двигателя.

Изменяют скорость вращения переменным резистором R5, который меняет длительность импульсов. Так как, амплитуда ШИМ импульсов постоянна и равна напряжению питания электродвигателя, то он никогда не останавливается даже при очень малой скорости вращения.

Вторая схема

Она схожа с предыдущей, но в роли задающего генератора применен операционный усилитель DA1 (К140УД7).

Этот ОУ функционирует как генератор напряжения вырабатывающий импульсы треугольной формы и имеющий частоту 500 Гц. Переменным резистором R7 выставляют частоту вращения электродвигателя.

Третья схема

Она своеобразная, построена на она на популярном таймере NE555. Задающий генератор действует с частотой 500 Гц. Ширина импульсов, а следовательно, и частоту вращения двигателя возможно изменять от 2 % до 98 %.

Слабым местом во всех вышеприведенных схемах является, то что в них нет элемента стабилизации частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя постоянного тока. Разрешить эту проблему можно с помощью следующей схемы:

Как и большинство похожих регуляторов, схема этого регулятора имеет задающий генератор напряжения, вырабатывающий импульсы треугольной формы, частота которых 2 кГц. Вся специфика схемы — присутствие положительной обратной связи (ПОС) сквозь элементы R12,R11,VD1,C2, DA1.4, стабилизирующей частоту вращения вала электродвигателя при увеличении или уменьшении нагрузки.

При налаживании схемы с определенным двигателем, сопротивлением R12 выбирают такую глубину ПОС, при которой еще не случаются автоколебания частоты вращения при изменении нагрузки.

Детали регуляторов вращения электродвигателей

В данных схемах возможно применить следующие замены радиодеталей: транзистор КТ817Б — КТ815, КТ805; КТ117А возможно поменять КТ117Б-Г или 2N2646; Операционный усилитель К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 — С555, КР1006ВИ1; микросхему TL074 — TL064, TL084, LM324.

При использовании более мощной нагрузки, ключевой транзистор КТ817 возможно поменять мощным полевым транзистором, например, IRF3905 или ему подобный.

Радиоаматор, 4/2008

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

pwm% 20lm324 техническое описание и примечания по применению

2008 – pic pid control

Аннотация: 555 pwm mosfet 1500 об / мин 12 В двигатель постоянного тока ПИД-регулирование PIC 300 об / мин 12 В постоянного тока 300 об / мин 12 В двигатель постоянного тока DS00847 AN857 1000 об / мин двигатель постоянного тока 12 В DS00857
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF AN1178 PIC16F616 PIC12F615 DS01178A pic pid control 555 pwm MOSFET – описание производителя 1500 об / мин двигатель постоянного тока 12 В ПИД-регулирование PIC 300 об / мин 12 В постоянного тока Двигатель постоянного тока, 300 об / мин, 12 В DS00847 AN857 Двигатель постоянного тока 1000 об / мин, 12 в DS00857
HT66F40

Абстракция: t1acp0 64ft 0TP1 tp1b
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF HT66F40 HA0242T HT66Fx0 HT66F40 10TP1A 10101011B 10TP1B 01H / 00H 00H / 40HTP1B t1acp0 64 футов 0TP1 tp1b
электровелосипед pwm

Аннотация: S3F84A5 электронный велосипед S3F84 SAM8APN1 00001000b PWMA PWMB
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF S3F84A5 S3F84A5SAM8E-байк, fOSC / 256, fOSC / 64, 00HFFH, S3F84A5PWM 11100100B 11000000B pwm электронный велосипед S3F84A5 электронный велосипед S3F84 SAM8APN1 00001000b PWMA PWMB
2010 – Infineon Tricore TC1797

Аннотация: TC1797 Infineon Tricore TC1797 gpta AP32167 Infineon – Tc1797 pwm c код 3 фазы Полное сравнение
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TC1797 AP32167 Infineon Tricore TC1797 Infineon Tricore TC1797 gpta AP32167 Infineon – TC1797 pwm c code, 3 фазы, полное сравнение
HT66F40

Аннотация: TP20 1000H TP10
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF HT66F40 HA0247T HT66Fx0 HT66F40 PWM49152us CCRP04H, Обязанность1024us TP20 1000H TP10
2008 – СПРУ983

Аннотация: SPRU978 ph2d C6000 TMS320C6000
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TMS320DM643x СПРУ995А SPRU983 SPRU978 ph2d C6000 TMS320C6000
2006 – ШББ

Аннотация: sfeb SFDB LM2734YMKX / SFEB FET SOT23 60V LM2717-ADJ LM2608A-1 LM2614 LM2612 lm3485
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF LM2608A-1 LM5009 LM5008 LM3670 LM3673 600 кГц 03-5639-7300www SHBB сфеб SFDB LM2734YMKX / SFEB Полевой транзистор SOT23 60 В LM2717-ADJ LM2614 LM2612 lm3485
ШИМ

Аннотация: HT45FM03B HT45RM03B ADRH 1B 12MHZ 2E-2F-30 PWM IC 8 PIN
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF HT45RM03B HT45FM03B HA0257T pwmcm HT45FM03B HT45RM03B ADRH 1B 12 МГц 2Э-2Ф-30 ШИМ IC 8 PIN
2003 – NJU6052

Аннотация: SSOP20 NJU6052KN1 NJU6052V QFN28
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6052 NJU6052KN1 NJU6052V QFN28 SSOP20 SSOP20 2003 г. NJU6052 NJU6052KN1 NJU6052V
2000 – F9316

Аннотация: LDR655312T-4R7 cdrh6d28-220 1S85 8541a F6 13003 S-8541 S-8540 MA2Q737 CDRH6D28-100
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF S-8540/8541 S-8540/8541 С-8540 С-8541 кГц 300 С-8540 С-8541 FN008-A-P-SD-1 F9316 LDR655312T-4R7 cdrh6d28-220 1С85 8541a F6 13003 MA2Q737 CDRH6D28-100
LB11886

Аннотация: LB11861 LB1847 LB11923 LB1946 LB11961 LB11872 LB1845 LA6548 LB1870
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF LB1938T 150 мил) LV8013T ЦСОП24 225 мил) LV8019LP VQLP24 LV8019V SSOP16 LB11886 LB11861 LB1847 LB11923 LB1946 LB11961 LB11872 LB1845 LA6548 LB1870
2005-2005 ШИМ

Аннотация: ph2d ARM926EJ-S C6000 TMS320C6000
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TMS320DM644x SPRUE31 2005 шим ph2d ARM926EJ-S C6000 TMS320C6000
NJU6061

Реферат: SSOP14
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6061 NJU6061PB1 NJU6061V FFP12 SSOP14 FFP12 NJU6061 SSOP14
2004 – pwm_8b8c руководство пользователя блока

Аннотация: HC11 HC12 HCS12 delco HC12 pwm PWM 8B8C Block Руководство пользователя
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF S12PWM8B8CV1 / D pwm_8b8c руководство пользователя блока HC11 HC12 HCS12 delco HC12 ШИМ Руководство пользователя блока PWM 8B8C
HT66F40

Абстракция: 896u ​​0TP00
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF HT66F40 HA0239T HT66Fx0 HT66F40 512us 896us 256us 896u 0TP00
2003 – NJU6060

Аннотация: NJU6060V SSOP-10
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6060 NJU6060 NJU6060V NJU6060V ССОП-10
2004 – NJU6060

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6060 NJU6060 NJU6060V
2003 – NJU6051

Аннотация: NJU6051KM1 NJU6051V QFN20 SSOP20
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6051 NJU6051KM1 NJU6051V QFN20 SSOP20 SSOP20 NJU6051 NJU6051KM1 NJU6051V
2004 – BARRACUDA

Аннотация: руководство пользователя блока pwm_8b8c HC11 HC12 HCS12
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF S12PWM8B8CV1 / D БАРРАКУДА pwm_8b8c руководство пользователя блока HC11 HC12 HCS12
NJU6063

Аннотация: NJU6063V NJU6080 NJU6063PC1 FFP16 SSOP14 SSOP-14
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6063 NJU6063 NJU6063PC1 NJU6063V FFP-16 ССОП-14 NJU6080 NJU6063V NJU6080 NJU6063PC1 FFP16 SSOP14 ССОП-14
NJU6539

Аннотация: LCD106 QFP100-G1 NJU6539FG1 NJU6539FC2 QFP100-C2
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6539 NJU6539 25 клавиш NJU6539FG1 NJU6539FC2 QFP100-G1 QFP100-C2 SEG10 SEG11 LCD106 QFP100-G1 NJU6539FG1 NJU6539FC2 QFP100-C2
2003 – ШИМ генератор 14бит

Аннотация: h002A 300L CHANGE PWM
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF H8 / 300L 14-битный H8 / 3644 REJ06B0279-0100Z / Rev генератор pwm 14bit h002A 300л ИЗМЕНИТЬ ШИМ
TA1294N

Аннотация: трансформатор обратного хода ta1294 toshiba tv flyback pfc с использованием режима управления напряжением pwm flyback pfc PIN14 MOSFET 830 63 нг
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TA1294N TA1294N iokL330 QSW17 2000p TA1294 Штырь20) ta1294 обратноходовой трансформатор toshiba tv обратный pfc с использованием режима управления напряжением pwm flyback pfc PIN14 МОП-транзистор 830 63 нг
2003 – NJU6060

Аннотация: NJU6060V SSOP-10 CSB640
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF NJU6060 NJU6060 NJU6060V ССОП-10 32шаг NJU6060V ССОП-10 CSB640
60NF60

Аннотация: TE 555-1 7805 BT 5551 датчик холла bldc ir2103 75n75f IC2 7805 HT45B0C opn7 pwmcm
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF HT45FM03B HA0230T 12 МГц 20 МГц 60NF60 TE 555-1 7805 BT 5551 датчик холла bldc ir2103 75n75f IC2 7805 HT45B0C opn7 pwmcm

Контроль скорости двигателя постоянного тока HHO / PWM 12 В / 24 В 15 А Макс.100 Гц LM324: Amazon.com: Все остальное


Цена: 27 долларов.50 + $ 12,00 перевозки
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • <== Остерегайтесь добавлять в корзину !!! Продается только компанией Thaikits по гарантии на продукт и бесплатной технической поддержке.
  • Источник питания 12В / 24В, перемычка для выбора 12В или 24В
  • Ток двигателя постоянного тока до 15 А (макс.) / Рабочая частота 100 Гц
  • Рабочий цикл 0-100%
  • Размер печатной платы 3,28 х 1,82 дюйма.

ШИМ-контроллер вентилятора от LM2902N или LM324N

Эта схема представляет собой контроллер вентилятора, который использует метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Он крошечный (33,78 x 54,76 мм) и прост в сборке. Функции частей схемы перечислены ниже;


VR1: 10 K Переменный резистор регулирует скорость вентилятора.

R9: Устанавливает минимальную скорость. С потенциометром 10 кОм резистор 1 кОм даст управление 0–100%, что нормально для моделей двигателей или освещения, 10 кОм даст диапазон около 5–12 В, что больше подходит для охлаждающих вентиляторов.

C2: Это синхронизирующий конденсатор, и с помощью синхронизирующего резистора R1 47 кОм и резисторов регулировки амплитуды волны R2 (22 кОм) и R3 (10 кОм) дает частоту ШИМ около 117 Гц в соответствии с формулой

.

Частота = R2 / (4 x R3 x R1 x C1)

Не меняйте R2 или R3, но вы можете изменить R1 и / или C1, если хотите попробовать другие частоты.Контроллер вентилятора LM2902

Q1: Для токов нагрузки примерно до 600 мА рекомендуется транзистор 2N2222A NPN. Поставляется в металлической банке ТО-18.


Для более высоких нагрузок выберите силовой транзистор Дарлингтона, такой как TIP120, 121 или 122, номиналом 5 А, или силовой МОП-транзистор. IRF530 легко найти, он недорогой и может выдерживать ток до 14 А. Если вы примете обычные меры предосторожности при обращении с CMOS, статическое электричество не уничтожит их.Подойдет большинство n-канальных полевых МОП-транзисторов, требующих низкого RDS (включено) и адекватной способности обработки тока. И дарлингтоны, и МОП-транзисторы находятся в корпусе ТО-220.

Используя биполярный транзистор 2N2222A, вы можете потерять 200-400 мВ из источника питания 12 В на вентилятор, что вдвое больше, чем для одного из типов Дарлингтона; с IRF530 я измерил потери всего 40 мВ с вентилятором на 200 мА.

Проверьте выводы транзистора или МОП-транзистора, базу или затвор к R9, эмиттер или исток к земле, коллектор или сток к минусу вентилятора.При умеренных нагрузках радиатор не нужен.

D1: Диод предотвращает обратную ЭДС от индуктивных нагрузок, таких как щеточные двигатели, от повреждения переключающего транзистора. В «бесщеточных» двигателях компьютерных вентиляторов нет необходимости устанавливать этот диод поперек нагрузки, поскольку у них уже есть необходимая защита внутри вентилятора. Pwm_fan_controller

ШИМ-управление напряжением стандартных линейных ИС-регуляторов

Поскольку многие источники питания в настоящее время основаны на микропроцессорах, желательно иметь простой способ управления выходным напряжением источника с микропроцессора.
Самый простой способ сделать это – использовать сигнал ШИМ, который может легко генерировать большинство микропроцессоров.
Этот сигнал можно усреднить, чтобы получить выходное напряжение постоянного тока для управления регулятором.
Точность ШИМ невысока, но большинство цифровых источников питания имеют цифровые показания, что позволяет с хорошей точностью устанавливать напряжение.
Если требуется высокая точность управления, выходное напряжение регулятора может быть измерено аналого-цифровым преобразователем в микропроцессоре, и рабочий цикл ШИМ отрегулирован соответствующим образом.

Таким образом можно управлять многими стандартными IC-регуляторами, выходное напряжение которых обычно определяется одним или двумя резисторами.Эти регуляторы просты и надежны, как правило, имеют защиту от перегрузки по току и перегрева. Они также обеспечивают хорошее регулирование, поддерживая заданное напряжение в широком диапазоне изменений входного напряжения, температуры и выходного тока.

Ниже приведено моделирование LTspice сигнала ШИМ 5 В, управляющего стабилизатором LT3080, настроенного на максимальный выход 15 В.
LTC6992 используется для генерации ШИМ. имитация выхода микропроцессора.
Выходной сигнал LT3080 изменяется от 0 В до примерно 14 В, когда сигнал ШИМ изменяется от 0% до 100% рабочего цикла при напряжении питания 15 В.
LT3080 – стабилизатор с малым падением напряжения, который можно отрегулировать до 0 В на выходе, что не является обычным явлением.
Большинство регуляторов IC могут понижать напряжение не ниже 1,25 В.

U3 – это 3-полюсный фильтр Бесселя, который имеет желаемый отклик минимального выброса при скачкообразном изменении напряжения, использующий обычный операционный усилитель LM324 / LM358.
Он имеет угол 12 Гц и время установления 60 мс с точностью выше 1%, которая усредняет и сглаживает импульсы ШИМ, давая выходное напряжение от 0 до 5 В постоянного тока для входного сигнала ШИМ от 0 до 100% с рабочим циклом 5 В.
Одной из причин использования этой 3-полюсной конструкции фильтра является то, что он имеет пассивную RC-цепочку первого каскада для подавления высокочастотных фронтов прямоугольной волны. В противном случае эти фронты могут подаваться непосредственно на выход через C2, поскольку используемый стандартный операционный усилитель недостаточно быстр, чтобы спадать эти высокие частоты через этот тракт обратной связи. Это прохождение краевого выброса было замечено во время моделирования 2-полюсного фильтра Саллена-Ки.

Выходной сигнал фильтра усиливается неинвертирующим усилителем U4 с коэффициентом усиления 3, чтобы получить (почти) выходное напряжение 15 В.

Частота спада фильтра и усиление усилителя определяются частотой ШИМ и требуемым усилением входного и выходного напряжения.
(при моделировании использовалась частота ШИМ 550 Гц, что примерно соответствует выходам ШИМ Arduino).

Можно отметить, что коэффициент заполнения ШИМ до точности напряжения зависит от импульсного напряжения ШИМ, поскольку это напряжение усредняется для получения выходного напряжения.
Таким образом, для хорошей точности выходного напряжения регулятора напряжение питания для микропроцессора, генерирующего сигнал ШИМ, должно быть хорошо отрегулировано.

Если LT3080 слишком дорог для вашего приложения, эта схема также работает с обычными трех оконечными стабилизаторами, такими как вездесущий LM317, при этом минимальный выход составляет 1,25 В вместо 0 В, а максимальный выход примерно на 1 В меньше. .
Моделирование с помощью LM317 ниже:

(PDF) 📄 Широтно-импульсная модуляция для управления двигателем постоянного тока на основе LM324

Eng. & Тех. Журнал, Vol. 31, Часть (A), № 10, 2013 Широтно-импульсная модуляция для двигателя постоянного тока

Управление

на основе LM324

1896

[5].Молейкутти Джордж, «Управление скоростью двигателя постоянного тока с раздельным возбуждением», American

Journal of Applied Sciences 5 (3): 227-233, 2008.

[6]. Ким, К.-Х. И.-К. Байк, С.-К. Чунг и М.-Дж. Йо Ун, «Надежное управление скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока

с использованием метода адаптивной линеаризации ввода-вывода», IEE

Proceedings online, IEE Proc.-Elect. Power Appl., Vol. 144, № 6, ноябрь 1997 г., стр.

469-475.

[7]. AN10513, Щеточное управление двигателем постоянного тока с помощью LPC2101, Замечания по применению, ред.

, стр. 1–12, январь 2007 г.

[8]. Зейн Эль Дин, А. С. «Управление скоростью двигателя постоянного тока на основе ПЛК», IEEE, IPEMC 2006.

[9]. Ю Цяо и Цзин Й. Гуо, Высокопроизводительный, недорогой, малотоннажный беспроводной DC

Управление скоростью двигателя, Заключительный отчет, 2012, весна, стр. 1-23.

[10]. Ван, В. Система регулирования скорости двигателя постоянного тока на основе технологии PWM

, прикладной механики и материалов, тт. 29-32 (2010), стр. 2194-2199.

[11]. Деванган, А.К. Н. Чакраборти, С. Шукла и В. Яду, ШИМ на основе

Автоматическое регулирование скорости двигателя постоянного тока с обратной связью, Международный журнал

Engineering Trends and Technology, Vol. 3, выпуск 2, 2012 г., стр. 110-112.

[12]. Грегор Т. Джордж, Система контроля и измерения высоты над уровнем

Азимутальный антенный постамент, проект бакалавриата, Кейптаун, октябрь 2007 г.

[13]. Ричмонд К. Кумордзи, Разработка и реализация системы управления скоростью двигателя постоянного тока

с использованием метода широтно-импульсной модуляции, BEng, Regent-Ghana, Des.2011.

[14]. Jameco Electronics, Kit 67. КОНТРОЛЛЕР СКОРОСТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА, документация 22 июля,

2002 для новой печатной платы K67V31) [Online]. Доступно: www.Jameco.com

[15]. Мухаммад Х. Рашид, «Силовая электроника, устройства и приложения», 3

rd

Edition, Pearson Prentice Hall, NJ, USA, 2004.

PDF, созданный с помощью пробной версии pdfFactory Pro www.pdffactory.com

DC Управление двигателем с помощью ШИМ

Малые двигатели постоянного тока эффективно управляются с помощью метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Описанная здесь схема построена на маломощном четырехоперационном усилителе LM324. Из четырех операционных усилителей, доступных в этой ИС, два используются для генератора треугольных сигналов, а один – для компаратора.

Операционный усилитель N2 генерирует прямоугольную волну 1,6 кГц, а операционный усилитель N1 настроен как интегратор. Прямоугольный выходной сигнал N2 на его выводе 14 подается на инвертирующий вход (вывод 2) N1 через резистор R1. Поскольку N1 настроен как интегратор, он выдает треугольный сигнал той же частоты, что и прямоугольный сигнал.Треугольная волна подается на вывод 5 операционного усилителя N3, который настроен как компаратор.

Опорное напряжение на выводе 6 компаратора фиксируется посредством устройства делителя потенциала, образованного потенциометром VR1 и резисторами R4 и R5. Его можно установить от –6 В (крайнее нижнее положение VR1) до + 6 В (крайнее верхнее положение VR1).

Треугольная волна, приложенная к выводу 5 N3, сравнивается с опорным напряжением на его выводе 6. Выход на выводе 7 составляет около +12 В, когда напряжение на выводе 5 больше, чем напряжение на выводе 6.Точно так же выход на выводе 7 составляет около -12 В, когда напряжение на выводе 5 ниже, чем напряжение на выводе 6.

Выход компаратора N3 – это напряжение затвора n-канального полевого МОП-транзистора (T1). T1 включается, когда напряжение затвора положительное, и выключается, когда напряжение затвора отрицательное. Таким образом, установка опорного напряжения контролирует ширину импульса двигателя.

Когда T1 включен на более длительный период, ширина импульса будет шире, что означает более среднюю составляющую постоянного тока и более высокую скорость двигателя.Скорость будет низкой, когда ширина импульса мала. Таким образом, потенциометр VR1 контролирует скорость двигателя.

Соберите схему на печатной плате общего назначения и поместите в подходящий шкаф. Для работы схемы необходим блок питания ± 12В. Его также можно изменить для управления скоростью двигателя постоянного тока напряжением 6 или 24 В.


LM324A datasheet – Quad Operational Amplifier

CA3080 : Operational Transconductance Amplifier. Типы CA3080 и CA3080A представляют собой блоки Gatable-Gain, в которых используется уникальная концепция операционного усилителя крутизны (OTA), описанная в примечании к применению AN6668, «Применение высокопроизводительных операционных усилителей крутизны CA3080 и CA3080A».Типы CA3080 и CA3080A имеют дифференциальный вход и несимметричный двухтактный класс.

ELH0032G : быстродействующий усилитель. В мс Скорость нарастания полосы пропускания 70 МГц Входное сопротивление 1012X Максимальное входное напряжение смещения 5 мВ Вход полевого транзистора Смещение нуля с одним потенциометром Компенсация не требуется для коэффициентов усиления выше 50 Пиковый выходной ток мА Устройства MIL-STD-883 100% производства SA Это высокая скорость нарастания Дифференциальный операционный усилитель с высоким входным сопротивлением, подходящий для разнообразного применения в кратчайшие сроки.

HCA10014 : 15 МГц, операционный усилитель BIMOS с входом MOSFET / выходом cmos. Операционный усилитель 15 МГц, биМОП-транзистор с входом MOSFET / выходом CMOS Операционный усилитель HCA10014 сочетает в себе преимущества как CMOS, так и биполярных транзисторов. Защищенные затвором P-канальные MOSFET (PMOS) транзисторы используются во входной цепи для обеспечения очень высокого входного импеданса, очень низкого входного тока и исключительных скоростных характеристик. Использование на входе PMOS-транзисторов.

HS-1840ARH : Мультиплексоры.Устойчивый к радиации 16-канальный аналоговый мультиплексор CMOS с защитой аналогового входа High-z.

ICL3207 : Низкое энергопотребление, от +3 В до +5,5 В, 250 кбит / с, передатчики / приемники RS-232. Низкое энергопотребление, 250 кбит / с, RS-232 передатчики / приемники, 0 кбит RS2 нс / Re v) utho) terrpoion, inctor, wer, h ed, lte, 5 В Замена с пониженным энергопотреблением для HIN207, HIN237 Соответствует EIA / TIA- 232 и V.28 / V.24 с при 3 В Для преобразователей напряжения на кристалле без фиксации требуется только четыре внешних конденсатора 0,1 Ф, автоматическое отключение питания (ICC = 1 А, только ICL3217).

IL358D : Двойной операционный усилитель DIP-8, SO-8. IL358 содержит два независимых операционных усилителя с высоким коэффициентом усиления и внутренней частотной компенсацией. Два операционных усилителя работают в широком диапазоне напряжений от одного источника питания. Также используйте раздельный блок питания. Устройство имеет низкий ток потребления блока питания, независимо от напряжения блока питания. Низкое энергопотребление также делает IL358 хорошим выбором.

LA6462M : Высокопроизводительный двойной операционный усилитель.LA6462 состоит из двух независимых операционных усилителей с внутренней фазовой компенсацией. Они отличаются низким уровнем шума, высокой скоростью, широким диапазоном. Области применения включают предусилители звука, активные фильтры и различные электронные схемы. . Рекомендуется встроенная схема компенсации фазы 10 дБ). (Усиление с низким уровнем шума: эквивалентное входное шумовое напряжение. 0,70 В тип. (Rg 2,2 k RIAA,

LA7470M : 2-канальный микрофонный усилитель для видеокамеры.

MAX312L : аналоговые переключатели 10, Quad, Spst, + 3V, совместимые с логикой.Аналоговые переключатели MAX312L / MAX313L / MAX314L от Maxim имеют низкое сопротивление в открытом состоянии (макс. 10) и согласование сопротивлений 1,5 между каналами. Эти переключатели совместимы с логикой + 3В при питании от источников питания или +12 В. Переключатели одинаково хорошо работают в любом направлении и обеспечивают низкую утечку при температуре + 85 ° C). MAX312L / MAX313L / MAX314L – четырехканальные, однополюсные / одноходовые.

MAX9687 : Двойной сверхбыстрый компаратор Ecl-выхода. Это двойной сверхбыстрый компаратор ECL, изготовленный с использованием высокочастотного биполярного процесса (fT = 6 ГГц), способный иметь очень короткие задержки распространения.Эта конструкция поддерживает превосходные характеристики согласования по постоянному току, обычно присущие более медленным компараторам. MAX9687 совместим по выводам с AD9687 и Am6687, но превосходит их характеристики по переменному току. MAX9687.

PI5A126 : Высокоскоростной аналоговый переключатель с двойным SPST. Работа от однополярного источника питания до +6 В) Динамический диапазон аналогового сигнала Rail-to-Rail Низкое сопротивление во включенном состоянии (7,2 Ом при питании 5 В) сводит к минимуму искажения и напряжения ошибки неравномерность сопротивления на сопротивлении, 3 Ом тип. Низкий уровень впрыска заряда снижает количество сбоев.= 1,6 пКл тип. Высокоскоростной. tON = 7 нс тип. Широкая полоса пропускания 3 дБ: 326 МГц Возможность сильноточного канала:> 100 мА TTL / CMOS.

TCA0372 : Двухмощный операционный усилитель. Выходной ток 1,0 A, операционные усилители двойной мощности Это монолитная схема, предназначенная для использования в качестве операционного усилителя мощности в широком диапазоне приложений, включая сервоусилители и источники питания. Отсутствие кроссоверных искажений в зоне нечувствительности обеспечивает лучшую производительность для приводных катушек.

alexxlab

leave a Comment