Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Мощный 6-ти канальный ШИМ (PWM) регулятор с ручным управлением
Прямой применяемости устройства в авто я не вижу, но решения можно использовать в таких поделках, как регулировка яркости фар, подсветки салона, плавного розжига, дальний в пол накала и т.д. и .т.п… Просто используйте силовую часть в ваших целях. Для управления яркостью ламп дальнего света достаточно одного канала по схеме с одним 555 таймером) с нагрузкой 120W вполне можно обойтись без вентилятора.
У меня же возникла необходимость сделать усилитель ШИМ сигнала c шести PWM выходов Arduino Uno R3 для управления в течении нескольких дней подсветкой в большой рекламной конструкции.
Что имелось —
3 шт. импульсных БП 12V/350W, шесть независимых нагрузок по 150 — 200W и контроллер на базе Arduino.
Для того, что бы была возможность впоследствии использовать усилитель в других целях решил добавить встроенный ШИМ регулятор на 555 таймере на 3 канала. Это позволит к примеру — настроить нужный цвет RGB ленты вручную с суммарной мощностью больше 1 kWt. По работе иногда требуется и такое)
Полный размер
Пробы на макете
Что получилось —
Полный размер
Готовый регулятор
Схема для встроенного ШИМ найдена здесь же — на просторах драйва и воплощена в железе на трех 555 таймерах, выход каждого из них подключен к двум каналам усилителя. Для использования внешнего сигнала достаточно просто снять тумблером питание с этой платы. Для питания ардуины предусмотрен линейный стабилизатор 7808, общий провод которого так же является общим для сигнальных выходов контроллера. Это напряжение там всегда присутствует, если подключен хотя бы один БП.
Сам усилитель представляет собой 6 полевиков, выбранных в чипе-дипе исходя из оптимального соотношения параметров цена/ток/сопротивление канала + управление логическим уровнем. Таким транзистором оказался IRLZ44NPBF, N-канал 55V 47А logic в корпусе TO-220 по 33 рубля за штуку. Полевики установлены на радиаторы с площадью около 100 кв.см. Драйвер для управления не использовал, обошелся решением «для бедных» — комплементарная пара на канал BC337-327 в корпусе ТО-92. Для защиты выходов от КЗ установил обычные автомобильные предохранители 20A.
Корпус склеен из ПВХ толщиной 3мм. Для охлаждения в торце корпуса установлен кулер. При токах меньше 12А на канал и управлении от встроенного ШИМ радиаторы остаются холодными. При нагрузке 16-18А становятся теплыми, но не кипят. Нужно было предусмотреть включение кулера в зависимости от температуры, ибо коробочка получилась шумной, но это учту в следующей подобной поделке.
_
Видео работы от Arduino с нагруженным каналом (больше 200W) — Слышно как «поют» нити ламп накаливания с частотой ШИМ ардуины. С лентой такого конечно же не будет.
_
Видео работы от внутреннего ШИМ и Arduino на RGB ленту —
__________
ЗЫ.
Дабы не отвечать на каждый похожий комментарий вроде «для чего нужен драйвер» и «если IRLZ44N открывается логическим уровнем, почему я не повесил каналы напрямую к ардуине» решил сделать небольшое дополнение для очень продвинутых советчиков-теоретиков.
1. Ток каждого выхода контроллера — ДО 40 мА.
2. Суммарный ток на всех выводах контроллера — 200 мА.
3. Частота шим на 5-6 выходе ардуины — почти килогерц.
4. Частота шим на 3,11, 9-10 выходе ардуины — 488 Гц.
5. Напряжение (уровень) на затворе и ток заряда емкости затвора — вещи как ни странно разные, хотя и взаимозависимые.
6. Ток затвора должен быть таким, чтобы успеть полностью открыть и закрыть полевик на заданной частоте ШИМ.
Если вывести частоту шим за пределы слышимости (чтобы управлять двигателем например и не слышать писка шим) подключенные к выходам ардуины полевики начнут закипать просто не успевая открываться. Да и на 400 Гц. будет то же самое. Если кто хочет пожечь свой контроллер или горстку n-канальных полевичков — разубеждать не буду, развлекайтесь.
Поскольку использовать в дальнейшем усилитель с ардуино не планируется, большой ценой 6 пар BC327-337 за универсальность не назовешь. Да и не только в этом дело. Если хотите коммутировать большие токи, используя параметры транзистора хотя бы на половину — без простейших драйверов вы не обойдетесь. Единственное, что я бы изменил — уменьшил номинал Rg до 100-150 мА тока коллектора драйвера, (R1, R5 и т. д по схеме). Как то так.
Поскольку от задания до готового усилителя времени было всего пару дней и с макета после проверки без каких либо расчетов схему перенёс на печать — в планах повторить аналогичный регулятор с точно рассчитанным драйвером для предельной частоты этих же ключей и максимальным током 40 А на канал. Также обойтись одним общим радиатором без принудительного охлаждения, уменьшить в несколько раз габариты устройства. Отчет конечно же будет)
Удачи в ваших начинаниях)
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
Полный размер
www.drive2.ru
СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА — Конструкции простой сложности — Схемы для начинающих
Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными — ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная — она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве
. Схема ШИМ регулятора
Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.
Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.
Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:
А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 — 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.
Работа ШИМ регулятора
Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума — открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю — система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь. Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда — меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.
Рекомендации по сборке и настройке
Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно. Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел — подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.
АРХИВ:Скачать
cxema.my1.ru
Простой ШИМ регулятор — Регуляторы мощности — Источники питания
Регулировать напряжение питания мощных потребителей удобно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество таких регуляторов заключается в том, что выходной транзистор работает в ключевом режиме, а значить имеет два состояния — открытое или закрытое. Известно, что наибольший нагрев транзистора происходит в полуоткрытом состоянии, что приводит к необходимости устанавливать его на радиатор большой площади и спасать его от перегрева.
Предлагаю простую схему ШИМ регулятора. Питается устройство от источника постоянного напряжения 12В. При указанном экземпляре транзистора, выдерживает ток до 10А.
Рассмотрим работу устройства: На транзисторах VT1 и VT2 собран мультивибратор с регулируемой скважностью импульсов. Частота следования импульсов около 7кГц. С коллектора транзистора VT2 импульсы поступают на ключевой транзистор VT3, который управляет нагрузкой. Скважность регулируется переменным резистором R4. При крайнем левом положении движка этого резистора, см. верхнюю диаграмму, импульсы на выходе устройства узкие, что свидетельствует о минимальной выходной мощности регулятора. При крайнем правом положении, см. нижнюю диаграмму, импульсы широкие, регулятор работает на полную мощность.
Диаграмма работы ШИМ в КТ1
С помощью данного регулятора можно управлять бытовыми лампами накаливания на 12 В, двигателем постоянного тока с изолированным корпусом. В случае применения регулятора в автомобиле, где минус соединён с корпусом, подключение следует выполнять через p-n-p транзистор, как показано на рисунке.
Детали: В генераторе могут работать практически любые низкочастотные транзисторы, например КТ315, КТ3102. Ключевой транзистор IRF3205, IRF9530. Транзистор p-n-p П210 заменим на КТ825, при этом нагрузку можно подключать на ток до 20А!
Варианты включения ШИМ регулятора
И в заключении следует сказать, что данный регулятор работает в моей машине с двигателем обогрева салона уже более двух лет.
АРХИВ:Скачать
cxema.my1.ru
ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема :: SYL.ru
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 источников питания 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.
www.syl.ru
СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными — ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная — она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.
Схема ШИМ регулятора
Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.
Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.
Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:
А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 — 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.
Работа ШИМ регулятора
Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума — открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю — система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.
Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда — меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.
Рекомендации по сборке и настройке
Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно.
Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел — подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.
Форум по широтно-импульсным регуляторам
Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
radioskot.ru
Motor Control: ШИМ-регулятор оборотов
Управление двигателем постоянного тока проще всего организовать с помощью ШИМ — регулятора. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, в английском языке это называется PWM — Pulse Width Modulation. Теорию я подробно объяснять не буду, информации полно в интернете. Своими словами — если у нас есть двигатель постоянного тока на 12 вольт — то мы можем регулировать обороты двигателя изменяя напряжение питания. Изменяя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты двигателя от нуля до максимальных. В случае с ШИМ-регулятором мы будем изменять скважность импульсов от 0 до 100 % и это будет эквивалентно изменению напряжения питания двигателя и соответственно будут изменятся обороты двигателя.
Рассмотрим первый ШИМ-регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ-регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809 , мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5АВ более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А Подключение ШИМ-регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания и , и две клеммы для подключения мотора и .Сделал ещё ШИМ-регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817. При превышении тока, который мы задаём подстроечником R12, срабатывает триггер-защёлка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.
ШИМ-регуляторы все работоспособны , проверил их работу с помощью двигателя от шуруповёрта.Снял видео —
Отличная партнёрка Youtube — http://join.air.io/roshansky
www.motor-r.info
Простой регулируемый ШИМ — Меандр — занимательная электроника
Читать все новости ➔
Регулировать напряжение мощного нагрузке удобно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество таких регуляторов заключается в том, что выходной транзистор работает в ключевом режиме, а значит имеет два состояния — открытый или закрытый. Известно, что наибольший нагрев транзистора происходит в полуоткрытом состоянии и требует установки его на радиатор.
Предлагаю простую схему ШИМ регулятора, питается от источника 12В (максимальный ток 10А).
Простой регулируемый ШИМ
Транзисторы VT1 и VT2 образуют мультивибратор с регулируемой скважностью импульсов и частотой ~ 7кГц. С коллектора VT2 импульсы поступают на ключевой транзистор VT3, который управляет нагрузкой. Скважность регулируется переменным резистором R4:
1. при крайнем левом положении ротора — импульсы на выходе устройства узкие (минимальная мощность)
2. при крайнем правом положении — импульсы широкие (полная мощность)
Простой регулируемый ШИМ
Этим регулятором можно управлять устройствами с питанием 12В (12 В лампа накаливания, двигатель постоянного тока с изолированным корпусом и т.д.). В случае применения регулятора в автомобиле, где минус соединен с корпусом, подключение через pnp транзистор.
Простой регулируемый ШИМ
Варианты подключения
В генераторе могут работать практически любые низкочастотные транзисторы, например КТ315, КТ3102. Ключевой транзистор IRF3205, IRF9530. Если транзистор pnp П210 заменить КТ825, то при этом максимальный ток нагрузки составит 20А!
Простой регулируемый ШИМ
Фото устройства
Скачать печатную плату
Автор: Гильванов А. м.Кушва
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org
