J'avais besoin de fabriquer un contrôleur de vitesse pour l'hélice. Pour chasser la fumée du fer à souder et aérer le visage. Eh bien, juste pour le plaisir, regroupez le tout dans un prix minimum. Le moyen le plus simple de réguler un moteur à courant continu de faible puissance est bien sûr d'utiliser une résistance variable, mais pour trouver un moteur pour une valeur nominale aussi petite, et même la puissance requise, cela demande beaucoup d'efforts, et c'est évidemment gagné ça ne coûte pas dix roubles. Par conséquent, notre choix se porte sur PWM + MOSFET.
j'ai pris la clé IRF630. Pourquoi celui-ci MOSFET? Oui, je viens d’en recevoir une dizaine de quelque part. Je l'utilise donc pour pouvoir installer quelque chose de plus petit et de faible consommation. Parce que Il est peu probable que le courant ici soit supérieur à un ampère, mais IRF630 capable de se traverser lui-même sous 9A. Mais il sera possible de faire toute une cascade de ventilateurs en les connectant à un seul ventilateur - assez de puissance :)
Il est maintenant temps de réfléchir à ce que nous allons faire MLI. L'idée s'impose immédiatement : un microcontrôleur. Prenez du Tiny12 et faites-le dessus. J’ai immédiatement mis cette pensée de côté.
- Je me sens mal de dépenser une pièce aussi précieuse et coûteuse pour une sorte de ventilateur. Je vais trouver une tâche plus intéressante pour le microcontrôleur
- Écrire davantage de logiciels pour cela est doublement frustrant.
- La tension d'alimentation y est de 12 volts, la baisser pour alimenter le MK à 5 volts est généralement paresseux
- IRF630 ne s'ouvrira pas à partir de 5 volts, vous devrez donc également installer un transistor ici pour qu'il fournisse un potentiel élevé à la porte de champ. Putain.
Les amplis opérationnels peuvent être carrément jetés. Le fait est que pour les amplificateurs opérationnels à usage général, déjà après 8-10 kHz, en règle générale, limite de tension de sortie il commence à s'effondrer brusquement et nous devons secouer le terrain. De plus, à une fréquence supersonique, pour ne pas grincer.
Les amplificateurs opérationnels sans un tel inconvénient coûtent tellement cher qu'avec cet argent, vous pouvez acheter une douzaine des microcontrôleurs les plus cool. Au fourneau !
Ce qui reste, ce sont des comparateurs ; ils n'ont pas la capacité d'un ampli-op à modifier en douceur la tension de sortie ; ils ne peuvent comparer que deux tensions et fermer le transistor de sortie en fonction des résultats de la comparaison, mais ils le font rapidement et sans blocage. les caractéristiques. J’ai fouillé au fond du baril et je n’ai trouvé aucun comparateur. Embuscade! Plus précisément, il s'agissait LM339, mais c'était dans un gros boîtier, et la religion ne me permet pas de souder un microcircuit à plus de 8 pattes pour une tâche aussi simple. C'était aussi dommage de me traîner jusqu'à l'entrepôt. Ce qu'il faut faire?
Et puis je me suis souvenu d'une chose aussi merveilleuse que minuterie analogique - NE555. Il s'agit d'une sorte de générateur dans lequel vous pouvez régler la fréquence, ainsi que la durée de l'impulsion et de la pause, à l'aide d'une combinaison de résistances et d'un condensateur. Combien de conneries différentes ont été faites sur cette minuterie au cours de ses plus de trente ans d'histoire... Jusqu'à présent, ce microcircuit, malgré son âge vénérable, est imprimé à des millions d'exemplaires et est disponible dans presque tous les entrepôts pour le prix d'un quelques roubles. Par exemple, dans notre pays, cela coûte environ 5 roubles. J'ai fouillé au fond du baril et j'ai trouvé quelques morceaux. À PROPOS DE! Faisons bouger les choses dès maintenant.
 |
Comment ça fonctionne
Si vous n’approfondissez pas la structure de la minuterie 555, ce n’est pas difficile. En gros, le temporisateur surveille la tension sur le condensateur C1, qu'il retire de la sortie THR(SEUIL - seuil). Dès qu'il atteint le maximum (le condensateur est chargé), le transistor interne s'ouvre. Ce qui ferme la sortie DIS(DÉCHARGE - décharge) à la terre. Au même moment, à la sortie DEHORS un zéro logique apparaît. Le condensateur commence à se décharger DIS et lorsque la tension devient nulle (décharge complète), le système passe à l'état opposé - à la sortie 1, le transistor est fermé. Le condensateur recommence à se charger et tout se répète.
La charge du condensateur C1 suit le chemin : « R4->épaule supérieure R1 ->D2", et la décharge en cours de route : D1 -> épaule inférieure R1 -> DIS. Lorsque nous tournons la résistance variable R1, nous modifions le rapport des résistances des bras supérieurs et inférieurs. Ce qui, en conséquence, modifie le rapport entre la durée d'impulsion et la pause.
La fréquence est fixée principalement par le condensateur C1 et dépend également légèrement de la valeur de la résistance R1.
La résistance R3 garantit que la sortie est portée à un niveau élevé – il y a donc une sortie à collecteur ouvert. Ce qui n'est pas capable de fixer indépendamment un niveau élevé.
Vous pouvez installer n'importe quelle diode, les conducteurs ont à peu près la même valeur, les écarts d'un ordre de grandeur n'affectent pas particulièrement la qualité du travail. A 4,7 nanofarads réglés en C1 par exemple, la fréquence descend à 18 kHz, mais c'est quasiment inaudible, apparemment mon audition n'est plus parfaite :(
J'ai fouillé dans les bacs, qui calcule lui-même les paramètres de fonctionnement de la minuterie NE555 et assemblé un circuit à partir de là, pour un mode astable avec un facteur de remplissage inférieur à 50 %, et vissé une résistance variable au lieu de R1 et R2, avec laquelle J'ai changé le rapport cyclique du signal de sortie. Il faut juste faire attention au fait que la sortie DIS (DISCHARGE) se fait via la touche timer interne connecté à la terre, il ne peut donc pas être connecté directement au potentiomètre, parce que en tournant le régulateur jusqu'à sa position extrême, cette broche atterrirait sur Vcc. Et lorsque le transistor s'ouvrira, il y aura un court-circuit naturel et la minuterie avec un beau zilch émettra une fumée magique sur laquelle, comme vous le savez, fonctionne toute l'électronique. Dès que la fumée quitte la puce, celle-ci cesse de fonctionner. C'est ça. Par conséquent, nous prenons et ajoutons une autre résistance pour un kilo-ohm. Cela ne fera aucune différence en matière de réglementation, mais cela protégera contre l’épuisement professionnel.
À peine dit que c'était fait. J'ai gravé la carte et soudé les composants :
Tout est simple d'en bas.
Ici, je joins un signe, dans la mise en page native de Sprint -
Et c'est la tension sur le moteur. Un petit processus de transition est visible. Vous devez mettre le conduit en parallèle à un demi-microfarad et cela le lissera.
Comme vous pouvez le voir, la fréquence flotte - cela est compréhensible, car dans notre cas, la fréquence de fonctionnement dépend des résistances et du condensateur, et comme ils changent, la fréquence flotte, mais cela n'a pas d'importance. Sur toute la plage de contrôle, il n'entre jamais dans la plage audible. Et la structure entière coûte 35 roubles, sans compter le corps. Alors – profitez-en !
La plupart des radioamateurs soviétiques et étrangers connaissent très bien la minuterie analogique intégrée SE555/NE555 (KR1006), produite par Signetics Corporation depuis 1971. Il est difficile d'énumérer à quelles fins ce microcircuit peu coûteux mais multifonctionnel n'a pas été utilisé au cours de près d'un demi-siècle de son existence. Cependant, même malgré le développement rapide de l’industrie électronique ces dernières années, celle-ci reste populaire et produite en volumes importants.
Le circuit simple d'un régulateur PWM automobile proposé par Jericho Uno n'est pas une conception professionnelle entièrement déboguée, remarquable par sa sécurité et sa fiabilité. Il s'agit simplement d'une petite expérience bon marché, assemblée à l'aide de pièces budgétaires disponibles et répondant pleinement aux exigences minimales. Par conséquent, son développeur n'assume aucune responsabilité pour tout ce qui pourrait arriver à votre équipement lors du fonctionnement du circuit simulé.
Circuit régulateur NE555 PWM
Pour créer un appareil PWM, vous aurez besoin de :- fer à souder électrique;
- puce NE555 ;
- résistance variable 100 kOhm ;
- résistances 47 Ohm et 1 kOhm 0,5W chacune ;
- Condensateur 0,1 µF ;
- deux diodes 1N4148 (KD522B).
Assemblage pas à pas d'un circuit analogique
Nous commençons à construire le circuit en installant des cavaliers sur le microcircuit. À l'aide d'un fer à souder, nous fermons les contacts de minuterie suivants entre eux : 2 et 6, 4 et 8.
Ensuite, guidés par la direction du mouvement des électrons, nous soudons les « bras » du pont de diodes à une résistance variable (circulation du courant dans un sens). Les valeurs nominales des diodes ont été sélectionnées parmi celles disponibles et peu coûteuses. Vous pouvez les remplacer par d'autres - cela n'aura pratiquement aucun effet sur le fonctionnement du circuit.
Pour éviter les courts-circuits et l'épuisement du microcircuit lorsque la résistance variable est dévissée jusqu'à sa position extrême, nous réglons la résistance shunt de l'alimentation à 1 kOhm (broches 7-8).
Puisque le NE555 agit comme un générateur de scie, pour obtenir un circuit avec une fréquence, une durée d'impulsion et une pause données, il ne reste plus qu'à sélectionner une résistance et un condensateur. Un condensateur de 4,7 nF nous donnera un 18 kHz inaudible, mais une si petite valeur de capacité provoquera un désalignement des épaulements lors du fonctionnement du microcircuit. Nous fixons la valeur optimale à 0,1 µF (contacts 1-2).
Vous pouvez éviter les « grincements » désagréables du circuit et amener la sortie à un niveau élevé en utilisant quelque chose de faible impédance, par exemple une résistance de 47 à 51 ohms.
Il ne reste plus qu'à connecter l'alimentation et la charge. Le circuit est conçu pour la tension d'entrée du réseau de bord de la voiture 12V DC, mais pour une démonstration visuelle, il démarrera également à partir d'une batterie 9V. On le connecte à l'entrée du microcircuit en respectant la polarité (plus sur la patte 8, moins sur la patte 1).
Il ne reste plus qu'à gérer la charge. Comme le montre le graphique, lorsque la résistance variable a abaissé la tension de sortie à 6 V, la scie en sortie (pattes 1-3) a été préservée, c'est-à-dire que NE555 dans ce circuit est à la fois un générateur de scie et un comparateur en en même temps. Votre minuterie fonctionne en mode stable et a un cycle de service inférieur à 50 %.
Le module peut supporter 6 à 9 A de débit de courant continu, donc avec des pertes minimes, vous pouvez y connecter à la fois une bande LED dans une voiture et un moteur de faible puissance, qui dissipera la fumée et vous soufflera sur le visage dans la chaleur. Comme ça:
Ou comme ceci :
Principe de fonctionnement d'un régulateur PWM
Le fonctionnement d'un régulateur PWM est assez simple. La minuterie NE555 surveille la tension aux bornes de la capacité C. Lorsqu'elle est chargée au maximum (charge complète), le transistor interne s'ouvre et un zéro logique apparaît à la sortie. Ensuite, la capacité se décharge, ce qui entraîne la fermeture du transistor et l'arrivée d'un transistor logique en sortie. Lorsque la capacité est complètement déchargée, le système bascule et tout se répète. Au moment de la charge, le courant circule d’un côté et pendant la décharge, il circule dans une autre direction. À l'aide d'une résistance variable, nous modifions le rapport de la résistance d'épaule, abaissant ou augmentant automatiquement la tension de sortie. Il y a une déviation partielle de fréquence dans le circuit, mais elle n'entre pas dans la plage audible.Regardez la vidéo du fonctionnement du régulateur PWM
Le réglage de la vitesse des moteurs électriques dans la technologie électronique moderne n'est pas obtenu en modifiant la tension d'alimentation, comme cela se faisait auparavant, mais en fournissant des impulsions de courant de différentes durées au moteur électrique. PWM, qui est récemment devenu très populaire, est utilisé à ces fins ( modulation de largeur d'impulsion) régulateurs. Le circuit est universel - il contrôle également le régime moteur, la luminosité des lampes et le courant dans le chargeur.
Circuit régulateur PWM
Le diagramme ci-dessus fonctionne très bien, ci-joint.
Sans modifier le circuit, la tension peut être portée à 16 volts. Placez le transistor en fonction de la puissance de la charge.
Peut être assemblé Régulateur PWM et selon ce circuit électrique, avec un transistor bipolaire classique :
Et si nécessaire, à la place du transistor composite KT827, installez un IRFZ44N à effet de champ, avec résistance R1 - 47k. Le polevik sans radiateur ne chauffe pas à une charge allant jusqu'à 7 ampères.
Fonctionnement du contrôleur PWM
La minuterie de la puce NE555 surveille la tension sur le condensateur C1, qui est retiré de la broche THR. Dès qu'il atteint le maximum, le transistor interne s'ouvre. Ce qui court-circuite la broche DIS à la terre. Dans ce cas, un zéro logique apparaît à la sortie OUT. Le condensateur commence à se décharger via DIS et lorsque la tension sur celui-ci devient nulle, le système passe à l'état opposé - à la sortie 1, le transistor est fermé. Le condensateur recommence à se charger et tout se répète.
La charge du condensateur C1 suit le chemin : « R2->bras supérieur R1 ->D2 », et la décharge le long du chemin : D1 -> bras inférieur R1 -> DIS. Lorsque nous faisons tourner la résistance variable R1, nous modifions le rapport des résistances des bras supérieurs et inférieurs. Ce qui, en conséquence, modifie le rapport entre la durée d'impulsion et la pause. La fréquence est fixée principalement par le condensateur C1 et dépend également légèrement de la valeur de la résistance R1. En modifiant le rapport de résistance charge/décharge, nous modifions le rapport cyclique. La résistance R3 garantit que la sortie est portée à un niveau élevé – il y a donc une sortie à collecteur ouvert. Ce qui n'est pas capable de fixer indépendamment un niveau élevé.
Vous pouvez utiliser n'importe quelle diode, condensateur à peu près de la même valeur que dans le schéma. Les écarts d'un ordre de grandeur n'affectent pas de manière significative le fonctionnement de l'appareil. A 4,7 nanofarads réglés en C1 par exemple, la fréquence chute à 18 kHz, mais elle est quasiment inaudible.
Si, après l'assemblage du circuit, le transistor de commande de clé devient chaud, il est fort probable qu'il ne s'ouvre pas complètement. Autrement dit, il y a une chute de tension importante aux bornes du transistor (il est partiellement ouvert) et le courant le traverse. En conséquence, une grande quantité d’énergie est dissipée pour le chauffage. Il est conseillé de mettre en parallèle le circuit en sortie avec de gros condensateurs, sinon il chantera et sera mal régulé. Pour éviter les sifflements, sélectionnez C1, le sifflement vient souvent de là. En général, le champ d'application est très large ; son utilisation comme régulateur de luminosité pour les lampes LED haute puissance, les bandes LED et les projecteurs sera particulièrement prometteuse, mais nous y reviendrons la prochaine fois. Cet article a été rédigé avec le soutien de ear, ur5rnp, stalker68.
Les minuteries méritent également une attention particulière dans la construction d’alimentations électriques de laboratoire. Possédant de la polyvalence, de bonnes propriétés de charge et fonctionnant dans une plage de fréquences assez large, les minuteries sont idéales pour créer des LBP pulsés simples. D'où, apparemment, l'amour des créateurs de la série la plus populaire de contrôleurs SHI pour les oscillateurs maîtres « timer », car, comme vous le savez, la partie mise à l'heure de la série 38XX et de nombreuses familles d'autres fabricants, dont la légendaire Viper , est réalisé précisément sur un tel générateur.
Contrairement à ses homologues plus spécifiques de l'atelier « pulse-power », le célèbre est moins pointilleux sur les conditions de démarrage, fonctionnant dans la plage de tension 3-18V, et n'en est pas moins polyvalent, ce qui permet de créer un « noyau » autosuffisant. " pour contrôler une LBP pulsée sur la base de ce microcircuit simple avec des paramètres pas pires que sur des microcircuits spécialisés.
Schéma 6
Le diagramme 6 montre une version simple du concept impulsion-linéaire.
Comme vous pouvez le voir, le diagramme utilise presque tous les mêmes composants clés et circuits de réglage, cela n'a donc pas beaucoup de sens de les décrire séparément et encore.
Le circuit de commutation de la minuterie n'a pas non plus de secret. J'attirerai seulement l'attention sur la manière dont est organisée la régulation de la tension de sortie. Les broches 5 et 6 du temporisateur sont des entrées multiproportionnelles de l'étage différentiel du comparateur intégré. A l'entrée directe (broche 6) du comparateur, à l'aide de R3, C4 et d'un transistor de décharge intégré au temporisateur, une tension triangulaire est formée dont le niveau est comparé à la tension à l'entrée inverse du comparateur (broche 5 ).
Plus le niveau de tension à l'entrée inverse (qui est initialement formée par le diviseur de tension intégré) est bas, plus tôt la sortie (broche 3) de la minuterie passe à « 0 », plus l'impulsion positive de sortie est courte, moins l'interrupteur d'alimentation VT3 reste à l'état ouvert, saturant le circuit L1-C6, plus la tension de sortie LBP est basse. En augmentant la tension sur la broche 5, nous obtenons l’image inverse. Dans ce cas, par rapport aux circuits 6 et 7, le contrôle de tension sur la broche 5 du temporisateur est effectué par l'optocoupleur IC1.
Lorsqu'une certaine chute de tension est atteinte à l'entrée/sortie DA2 (2,9-3,3V environ, selon le type d'optocoupleur, résistance R5), la LED de l'optocoupleur s'allume, provoquant le déverrouillage de son propre transistor, qui à son tour, met hors tension l'entrée inverse du comparateur de minuterie intégré. La sortie de la minuterie passe à « 0 », verrouillant l'interrupteur d'alimentation VT3 (verrouillant le pilote VT1 dans le circuit 7).
Notes sur le schéma. Pour le fonctionnement normal de ce LPS, dont la clé est réalisée sur un puissant transistor à effet de champ, il ne faut pas négliger la présence d'un stabilisateur sur VT1, car sinon, la qualité des impulsions de commande risque d'être détériorée en raison d'impulsions relativement importantes courants au moment de la charge de la porte PT.
Cette remarque est également vraie pour d'autres régimes (antérieurs et ultérieurs, où ce stabilisateur est « enregistré ») décrits dans cet article.
Schéma 7
Le schéma 7 est un prototype du schéma 1 et je ne peux rien dire de nouveau sur la disposition LBP présentée dans le schéma 7. Cette option a été testée avec les mêmes tensions d'entrée et est capable de fournir les mêmes paramètres de sortie (dans des conditions limitées par l'assemblage du prototype) que le prototype construit sur la famille de puces 38XX.
Schéma 8
La version la plus simple d'un LBP pulsé utilisant une minuterie est illustrée dans le diagramme 8. Il n'y a pas de caractéristiques particulières, sauf qu'un transistor à effet de champ de faible puissance est utilisé comme élément qui surveille la tension au point médian du diviseur P1-R8. KP501A, qui gère mieux de nombreuses tâches dans les circuits ci-dessus que ses homologues bipolaires. C'est beaucoup moins cher que ses prototypes étrangers.
Oscillogrammes
Les oscillogrammes 1 à 4 montrent les modes PID et relais en fonction des ajustements de tension de sortie à charge presque nulle. On constate que lorsque la plage de réglage est décalée vers les basses tensions, le contrôle PSI est combiné avec le contrôle par relais. Ce mode est typique de tous les schémas présentés dans l'article.
Forme d'onde 1
Forme d'onde 2
Forme d'onde 3
Forme d'onde 4
Photos
Les figures 1, 2 montrent une section de la maquette sur laquelle les circuits LBP ont été testés.
Malgré l'installation inhabituelle pour les appareils à impulsions de puissance, les circuits montés ont produit les résultats annoncés.
Le régulateur à découpage est conçu pour alimenter des lampes à incandescence ou halogènes basse tension. La figure montre le schéma de circuit de l'appareil, le NE555 est utilisé comme oscillateur astable et produit des impulsions avec un rapport cyclique variable (0,1 à 0,99). Le rapport cyclique est contrôlé par la résistance R4. NE555 contrôle le fonctionnement du transistor VT1, l'appareil peut être utilisé avec des lampes d'une puissance allant jusqu'à 60 W (12V), tandis que le radiateur du transistor […]
Un bloc d'alimentation de petite taille est utilisé à la place d'une batterie KRONA et est placé dans le compartiment à piles de l'appareil. L'alimentation utilise un convertisseur de tension (15 kHz). La tension de sortie de l'alimentation est de 9 V pour un courant de charge de 50 mA. Le redresseur à diode VD1 est alimenté par la diode Zener limiteur de tension VD2. La tension redressée fournie au convertisseur (VT1) est de 15V. La tension de l'enroulement secondaire du transformateur est redressée par une diode […]
Cette alimentation à découpage peut être utilisée dans les amplificateurs stéréo. L'étage de sortie est réalisé selon un circuit monocycle avec connexion inverse des redresseurs. Le convertisseur de pré-sortie est réalisé selon un circuit sans transformateur utilisant 3 transistors VT1-VT3. Une impulsion négative est supprimée de la broche 13 du CI, dont la durée est proportionnelle à la tension de rétroaction fournie à la broche 3 du CI. Une impulsion de polarité positive retirée du collecteur VT1 ouvre VT2, […]
Lors de la mise sous tension, C1 est chargé en douceur via R4, ce qui sert à protéger le pont de diodes contre les surcharges au moment de la mise sous tension. Un processus oscillatoire se produit dans le circuit oscillatoire grâce aux diviseurs R2R6, R1R3, R5R7. L'énergie est évacuée du circuit oscillatoire par les enroulements secondaires IV et V. Les oscillations HF sont redressées par les diodes VD5VD6 et lissées par le condensateur C3. La charge stabilisatrice est une diode Zener VD7. Actuel […]
Étant donné que la plupart des microcircuits numériques disposent d'une alimentation +5V, lors de l'utilisation d'un indicateur de vide, des problèmes surviennent avec son alimentation. Le fait est que presque tous les indicateurs de type IV ou IVL sont conçus pour une tension anodique de 22-27V et une tension alternative de 3-3,5V. De tels indicateurs sont absolument inutilisables avec une alimentation 5V. Pour assurer le fonctionnement normal de l'indicateur à partir de 5V, il est nécessaire d'introduire […]
Pour alimenter les appareils sur l'ampli-op, une tension de +/-10...15V est requise, avec une consommation de courant ne dépassant pas 10-20mA (2-3 ampli-op), cet UPS est conçu pour de tels appareils . La tension secteur est supprimée à un niveau de 50 V à l'aide d'un stabilisateur paramétrique - C1 VD1 C2 VD2. Cette tension alimente un générateur d'impulsions à 2 cycles sur VT1 VT2, assemblé selon un circuit multivibrateur symétrique. Vers le circuit collecteur […]
L'alimentation sans interruption fournit une puissance de sortie jusqu'à 220 W. Dans le circuit (voir figure), la tension de la batterie de voiture au plomb GB1 est appliquée à l'oscillateur maître de la puce DD1 avec une fréquence de 50 Hz, qui fait osciller de puissants transistors clés qui appliquent alternativement 12 V aux enroulements Ia et Ib du transformateur élévateur T2. De l'enroulement secondaire T2, la tension est de 220 V avec une fréquence de 50 […]
L'alimentation à découpage (voir figure) se compose de redresseurs de tension secteur, d'un oscillateur maître, d'un façonneur d'impulsion rectangulaire de largeur réglable, d'un amplificateur de puissance à deux étages, de redresseurs de sortie et d'un circuit de stabilisation de tension de sortie. L'oscillateur maître, réalisé sur les éléments de microcircuit DD1.1, DD1.2 (K555LA3), produit des impulsions rectangulaires d'une fréquence de 150 kHz. Un trigger RS est monté sur les éléments DD1.3, DD1.4, en sortie desquels la fréquence des signaux de sortie est […]