Требаше да направам контролер за брзина за пропелерот. Да се ​​издува чадот од рачката за лемење и да се проветри лицето. Па, само за забава, спакувајте сè во минимална цена. Најлесен начин да се регулира DC мотор со мала моќност, се разбира, е со променлив отпор, но за да се најде мотор за толку мала номинална вредност, па дури и потребната моќност, треба многу труд и очигледно победи не чини десет рубли. Затоа, нашиот избор е PWM + MOSFET.

Го зедов клучот IRF630. Зошто овој МОСФЕТ? Да, само што добив околу десет од нив од некаде. Затоа го користам, за да инсталирам нешто помало и со мала моќност. Бидејќи струјата овде веројатно нема да биде повеќе од ампер, но IRF630способен да се повлече низ себе под 9А. Но, ќе може да се направи цела каскада вентилатори со поврзување на еден вентилатор - доволно моќ :)

Сега е време да размислиме што ќе правиме PWM. Мислата веднаш се сугерира - микроконтролер. Земете малку Tiny12 и направете го тоа на него. Оваа мисла веднаш ја фрлив настрана.

1. Се чувствувам лошо што потрошив толку вреден и скап дел за некој вид на вентилатор. Ќе најдам поинтересна задача за микроконтролерот
2. Пишувањето повеќе софтвер за ова е двојно фрустрирачко.
3. Напонот на напојување таму е 12 волти, спуштањето за напојување на МК на 5 волти е генерално мрзливо
4. IRF630нема да се отвора од 5 волти, така што ќе треба да инсталирате и транзистор овде за да обезбеди висок потенцијал на портата на теренот. Заеби го.

Она што останува е аналогното коло. Па, и тоа не е лошо. Не бара никакво прилагодување, не правиме уред со висока прецизност. Деталите се исто така минимални. Треба само да сфатите што да правите.

Оперативните засилувачи може целосно да се отфрлат. Факт е дека за оп-засилувачи за општа намена, веќе по 8-10 kHz, по правило, граница на излезен напонпочнува нагло да се урива и треба да го дркаме теренецот. Згора на тоа, на суперсонична фреквенција, за да не чкрипат.

Оперативните засилувачи без таков недостаток чинат толку многу што со овие пари можете да купите десетина најкул микроконтролери. Во печката!

Споредбените ја немаат способноста на оп-засилувачот непречено да го менуваат излезниот напон и да го затворат излезниот транзистор врз основа на резултатите од споредбата, но тоа го прават брзо и без блокирање на карактеристиките; . Пребарував низ дното на бурето и не можев да најдам споредувачи. Заседа! Поточно беше LM339, но тоа беше во голема кутија, а мојата религија не ми дозволува да залемам микроспој за повеќе од 8 нозе за толку едноставна задача. Беше и срам да се довлечкам до магацинот. Што да се прави?

И тогаш се сетив на една таква прекрасна работа како аналоген тајмер - NE555. Тоа е еден вид генератор каде што можете да користите комбинација на отпорници и кондензатор за да ја поставите фреквенцијата, како и времетраењето на пулсот и паузата. Колку различни глупости се направени на овој тајмер во текот на неговата повеќе од триесетгодишна историја... До сега, овој микроспој, и покрај неговата преподобна старост, е отпечатен во милиони примероци и е достапен во речиси секој магацин по цена од неколку рубли. На пример, во нашата земја чини околу 5 рубли. Пребарав низ дното на бурето и најдов неколку парчиња. ЗА! Ајде да ги раздвижиме работите веднаш.

Како функционира ова
Ако не навлегувате длабоко во структурата на тајмерот 555, не е тешко. Грубо кажано, тајмерот го следи напонот на кондензаторот C1, кој го отстранува од излезот ТХР(ПРАГ - праг). Штом ќе го достигне максимумот (кондензаторот се полни), внатрешниот транзистор се отвора. Што го затвора излезот ДИС(DISCHARGE - празнење) на земја. Во исто време, на излезот ИЗЛЕЗсе појавува логичка нула. Кондензаторот почнува да се испушта низ ДИСи кога напонот на него ќе стане нула (целосно празнење), системот ќе се префрли во спротивна состојба - на излезот 1, транзисторот е затворен. Кондензаторот почнува да се полни повторно и сè се повторува повторно.
Полнењето на кондензаторот C1 ја следи патеката: R4->горно рамо R1 ->D2“, и испуштањето попатно: D1 -> долна рака R1 -> DIS. Кога го вртиме променливиот отпорник R1, го менуваме односот на отпорите на горните и долните краци. Што, соодветно, го менува односот на должината на пулсот до паузата.
Фреквенцијата е поставена главно од кондензаторот C1 и исто така малку зависи од вредноста на отпорот R1.
Отпорникот R3 осигурува дека излезот е повлечен на високо ниво - така што има излез со отворен колектор. Што не е во состојба самостојно да постави високо ниво.

Можете да инсталирате какви било диоди, проводниците се приближно исти, отстапувањата во еден ред на големина не влијаат особено на квалитетот на работата. На 4,7 нанофаради поставени во C1, на пример, фреквенцијата паѓа на 18 kHz, но речиси и не се слуша, очигледно мојот слух веќе не е совршен :(

Копав во кантите, кои сам ги пресметуваат параметрите за работа на тајмерот NE555 и од таму составив коло, за стабилен режим со фактор на полнење помал од 50%, и заврткав во променлив отпорник наместо R1 и R2, со кој Го сменив работниот циклус на излезниот сигнал. Треба само да обрнете внимание на фактот дека излезот DIS (DISCHARGE) е преку внатрешниот тајмер клуч поврзан со земја, така што не можеше да се поврзе директно со потенциометарот, бидејќи при извртување на регулаторот до неговата екстремна положба, оваа игла ќе слета на Vcc. И кога ќе се отвори транзисторот, ќе има природен краток спој и тајмерот со прекрасен зилч ќе испушта магичен чад, на кој, како што знаете, работи целата електроника. Штом чадот го напушти чипот, тој престанува да работи. Тоа е тоа. Затоа, земаме и додаваме уште еден отпорник за еден килограм-ом. Нема да направи разлика во регулацијата, но ќе заштити од изгорување.

Не порано кажано отколку направено. Ја гравирав таблата и ги залемив компонентите:

Сè е едноставно одоздола.
Еве јас прикачувам знак, во мајчин Sprint Layout -

И ова е напонот на моторот. Видлив е мал процес на транзиција. Треба да го поставите каналот паралелно на половина микрофарад и тој ќе го измазне.

Како што можете да видите, фреквенцијата лебди - ова е разбирливо, бидејќи во нашиот случај работната фреквенција зависи од отпорниците и кондензаторот, а бидејќи тие се менуваат, фреквенцијата лебди, но тоа не е важно. Низ целиот контролен опсег, никогаш не влегува во опсегот на звук. И целата структура чинеше 35 рубли, не сметајќи го телото. Значи - профит!

Наједноставниот генератор на сигнали со ширина на пулсот.

Главната цел на програмата PWM Generator е да генерира сигнали за модулација на ширина на пулсот во реално време. Овие тонови се генерираат врз основа на одредени вредности на фреквенција (во херци), работен циклус - односот на времето помеѓу ниските и високите состојби на сигналот (во проценти) и амплитудата - нивото на дигиталниот сигнал (во dBFS) . Сите горенаведени параметри може веднаш да се променат за време на работата. Максималното можно ниво на генерирано сигнал е 0 dBFS, а најголемата фреквенција е половина од фреквенцијата на земање мостри. Обезбедено е цело мени со излезни карактеристики за конфигурирање на генерирањето звук на оптимално ниво на квалитет. Постои можност за промена на бројот и големината на внатрешните бафери за податоци, фреквенцијата на земање примероци и квантизацијата.

Софтверот може да се користи за создавање контролни тонови за различни електрични и електромеханички уреди. Конкретно, добиениот PWM сигнал, земен од излезот на звучната картичка на персонален компјутер и помина низ стандарден аудио засилувач, се користи за контрола на мотори, вентилатори и уреди за осветлување.

PWM Generator поддржува работа со неколку звучни картички и можете да ја изберете онаа што ќе се користи за излез на саканиот сигнал (стандардно, програмата работи со излезниот уред наведен во контролната табла на Windows). Вреди да се напомене дека работниот PWM сигнал може да се зачува како WAV-датотека и подоцна да се слуша со користење на стандарден софтвер. И ако редовно користите одредени тонови, генераторот на PWM сигнал овозможува нивно зачувување (и вчитување) како претходно поставени. Дополнително, неколку претходно поставувања доаѓаат со апликацијата.

PWM Generator ја поддржува опцијата за синхронизирање на сите инстанци кои работат на програмата, овозможувајќи ви да генерирате неколку тонови одеднаш. Треба да се напомене дека софтверот може да работи во заднина, овозможувајќи им на корисниците да го префрлат вниманието на други апликации. Покрај тоа, PWM Generator може да се контролира со помош на команди за скрипти, како и преку системите за пораки на Windows.
Авторите известуваат дека колку е побрза работната станица, толку е поголем квалитетот на звукот и одзивноста на контролите при репродукција на тонови.

Апликацијата за која станува збор е напишана од вработени во германската компанија Esser Audio. Оваа организација се занимава со создавање и дистрибуција на софтверски производи (, ​​итн.), наменети главно за тестирање и тестирање на аудио опрема. Програмите од Esser Audio се одликуваат со добра функционалност и исклучително едноставен интерфејс.

Програмата PWM Generator е shareware, пробната верзија ви овозможува слободно да ја стартувате и тестирате апликацијата во првите триесет дена. Цената на програмата за земји надвор од Европската Унија е 14 евра, за оние во Европската Унија - 16,66 евра (поради додавање на данок на промет). Обезбеден е попуст при купување на повеќе лиценци.

Апликацијата е дистрибуирана на англиски и германски јазик. Датотеката за помош содржи детален опис на сите можности на софтверот, а креиран е и онлајн форум за помош за да се обезбеди дополнителна поддршка за корисниците на софтверскиот пакет. Сè уште нема руска верзија на PWM Generator.

Најновата верзија на софтверот работи на кој било компјутер со 32- или 64-битен оперативен систем Microsoft Windows (9x, NT, 2000, 2003, XP, Vista, 7, 8) и звучна картичка.

Дистрибуција на програмата: shareware 14 евра. Има пробна верзија (30 дена)

Фотографија на генераторот.

Што може да направи овој генератор? Ајде да ги погледнеме параметрите.

1. Работен напон: 3,3 - 30V;
2. Фреквенција на генерирање: 1Hz - 150KHz;
3. Точност на генерирање на фреквенција: 2%;
4. Моќност на оптоварување: 5…30mA;
5. Амплитудата на излезниот сигнал е еднаква на напонот за напојување;
6. Температура на околината: -20 … +70 °C.

Може да се прикажат само 2 броја од по 3 цифри. Во крајната линија се прикажува работниот циклус на PWM како процент, а горната линија ја прикажува фреквенцијата. Фреквенцијата се прикажува според следниве правила:

• XXX, чекор од 1Hz, опсег 1 – 999Hz;
• X.XX, чекор во 0,01 kHz, во опсег од 1,00 - 9,99 kHz;
• XX.X, чекор во 0,1 kHz; во опсег од 10,0 - 99,9 kHz;
• X.X.X, чекор од 1 kHz; во опсег од 100 - 150 kHz.

Екранот е контролиран од чипот HT1621B, дисплејот е универзален, ги содржи симболите неопходни за изградба на термометар, хигрометар, волтметар, амперметар и ватиметар, но во нашиот случај тие не се користат. Екранот има светло сино позадинско осветлување. Патем, забележувам дека дисплејот на мојот генератор се покажа како излитена, како да е отстранет од некаде.

Главниот чип на генераторот е микроконтролерот STM8S003F3P6. И бидејќи овој микроконтролер има EEPROM меморија, поставките се зачувуваат кога ќе се исклучат.

Можете да го контролирате генераторот на два начина: копчиња и преку UART. Сè е јасно со копчињата, едното копче ја контролира фреквенцијата, а вториот циклусот на работа. Но, со UART сè е многу поинтересно. Размената на податоци мора да се случи со следниве параметри:

• 9600 bps Битови за податоци: 8
• Стоп бит: 1
• Проверена цифра: нема
• Контрола на проток: нема

За да ја поставите фреквенцијата на генерирање, треба да ја испратите фреквенцијата како што е прикажана на екранот со додавање на буквата F пред вредноста на фреквенцијата На пример, за да ја поставите фреквенцијата на 100 Hz, треба да испратите F100 105 kHz - F1.0.5, за 10.5 kHz - F10 .5 и така натаму.

За да го поставите работниот циклус, мора да испратите трицифрен број на работниот циклус со додавање на буквата D пред него. На пример, D050, D100, D001.

Ако се испрати точна команда, генераторот ќе одговори ДОЛУ, ако е неточна - ПАД. Но, постои едно НО, никогаш не можев да ја конфигурирам работата со генераторот преку UART.

Решив да го тестирам генераторот со помош на логички анализатор. Ова е она што се случи.

Фреквенција 1 Hz, работен циклус 1%. Како што можеме да видиме, грешката е сè уште мала.

Фреквенција 1 Hz, работен циклус 50%.

Фреквенција 1 Hz, работен циклус 99%.

Фреквенција 1 kHz, работен циклус 1%.

Фреквенција 1 kHz, работен циклус 50%.

Фреквенција 1 kHz, работен циклус 99%. Овде гледаме дека со работниот циклус поставен на 99%, полнењето е всушност 100%.

Фреквенција 1 kHz, работен циклус 91%. Почнав да го намалувам работниот циклус и до 92% полнењето беше 100%, а само на 91% ситуацијата се подобри.

Фреквенција 50 kHz, работен циклус 1%. Како што можете да видите, тоа е само 0,2% наместо 1%.

Фреквенција 50 kHz, работен циклус 50%. Овде се разликува за 1%.

Фреквенција 50 kHz, работен циклус 99%. И тука повторно отстапувањето е -1%.

Фреквенција 100 kHz, работен циклус 1%. Но, тука сè уште нема ништо.

Фреквенција 100 kHz, работен циклус 2%. И на 2% се појавува сигналот, но всушност полнењето е 0,4%.

Фреквенција 100 kHz, работен циклус 50%. Отстапувањето е речиси -2%.

Фреквенција 100 kHz, работен циклус 99%. И тука е скоро -1%.

Фреквенција 150 kHz, работен циклус 1%. Повторно нема сигнал.

Фреквенција 150 Hz, работен циклус 3%. И сигналот се појавува само на 3%, но полнењето е 0,6%.

Фреквенција 150 kHz, работен циклус 50%. Но, всушност, филот е 46,5%, разлика од -3,5%.

Фреквенција 150 kHz, работен циклус 99%. И има грешка, но само 1,5%.

Примерокот е прилично груб, но истражувањето сè уште не е завршено. Решив да го измерам работниот циклус со различни стапки на полнење (5% чекори) и на различни фреквенции (25000 Hz чекори) и да ги ставам во табела.

Коло на генератор и прилагодлив работни циклус, контролирани со влезен напон. Извор на импулсен сигнал со променлив работен циклус. Ограничување на времетраењето на пулсот (10+)

Фактор на должност на пулсниот сигнал. Дежурен циклус - Генератор

Прилагодување на односот на должност

За да се добие сигнал со контролиран работен циклус, погодно е да се користат контролери PWM. Овие специјализирани чипови се специјално дизајнирани да генерираат сигнали со работен циклус кој зависи од надворешните услови.

На пример, да ги погледнеме кола базирани на интегриран PWM контролер 1156EU3 или UC3823.

Еве избор на материјали: Отпорник R1- 10 kOhm, тример. Се користи за прилагодување на почетното ниво на сигнал на кое ќе се појават импулси со минимално времетраење. Отпорник R2- 100 kOhm Отпорник R3- 500 kOhm, тример. Ја регулира чувствителноста, односно зголемувањето на овој отпор предизвикува сигнал со дадена амплитуда што резултира со поголема промена во работниот циклус. Отпорник R4, кондензатор C1- поставете ја фреквенцијата на излезниот сигнал. Формула за пресметување на фреквенцијата во зависност од параметрите на овие делови. Отпорник R5- 100 kOhm, тример. Го регулира максималниот можен фактор на полнење, или во колото (A3), едноставно факторот на полнење. Кондензатор C1- 0,1 µF. Готов уред кој илустрира контрола на работниот циклус - Симулатор за ублажување на замор на очите и спазам при сместување. Ограничување на максималниот работен циклус Во многу случаи, корисно е да се ограничи максималниот циклус на работа. Можеби е неопходно да се осигура дека, без оглед на контролниот сигнал, работниот циклус не надминува одредена одредена вредност. Ова може да биде неопходно, на пример, во топологиите за напојување на напојување со засилување, превртување, превртување, напред или притискање, така што магнетното коло на индукторот или трансформаторот помеѓу импулсите има време сигурно да се демагнетизира. Сите пинови и врски што не се релевантни за нашата задача за ограничување на работниот циклус се отстранети од колото. На пример, беше избран микроколото 1156EU3 или UC3823. Без промени, опишаниот пристап може да се користи за чипот 1156EU2 или UC3825. За други PWM микроциркути, можеби ќе треба да ги изберете вредностите на деловите и да го земете предвид пинот на овие микроциркути. Принципот на работа на колото е како што следува. Ногата 8 е одговорна за мек старт. Струја од 1 μA се испорачува во внатрешноста на микроциркулацијата. Оваа струја го полни надворешниот кондензатор. Како што се зголемува напонот преку кондензаторот, се зголемува максималниот можен работен циклус. Ова обезбедува постепено зголемување на ширината на пулсот за време на стартувањето. Ова е неопходно бидејќи излезниот кондензатор се испразнува кога е вклучен, и ако се потпрете на повратни информации, времетраењето на пулсот ќе биде максимално додека овој кондензатор не се наполни до работен напон. Ова е непожелно бидејќи резултира со преоптоварување кога уредот е вклучен. Отпорникот и диодата за тример го ограничуваат максималниот можен напон до кој може да се полни кондензаторот, а со тоа и максималниот можен циклус на работа. Во исто време, функцијата мек старт е целосно зачувана. Ширината на пулсот постепено се зголемува од нула до поставената вредност како што се полни кондензаторот. Понатаму, зголемувањето на факторот на полнење престанува. Диода- која било ниска моќност, на пример, KD510 Отпорник за тример- 100 kOhm За жал, грешките периодично се наоѓаат во статиите, тие се поправаат, написите се дополнуваат, развиваат и се подготвуваат нови.

Кога работите со многу различни технологии, често се поставува прашањето: како да се управува со моќта што е достапна? Што да направите ако треба да се спушти или подигне? Одговорот на овие прашања е PWM регулатор. Што е тој? Каде се користи? И како сами да соберете таков уред?

Што е модулација на ширина на пулсот?

Без да се разјасни значењето на овој термин, нема смисла да се продолжи. Значи, модулацијата на ширината на импулсот е процес на контролирање на моќноста што се снабдува на товарот, што се врши со менување на работниот циклус на импулсите, што се врши со постојана фреквенција. Постојат неколку видови на модулација на ширината на пулсот:

1. Аналогни.

2. Дигитален.

3. Бинарни (две нивоа).

4. Троица (тристепена).

Што е PWM регулатор?

Сега кога знаеме што е модулација на ширина на пулсот, можеме да зборуваме за главната тема на статијата. Регулаторот PWM се користи за регулирање на напонот на напојување и за спречување на моќни инерцијални оптоварувања кај автомобилите и мотоциклите. Ова може да звучи комплицирано и најдобро е објаснето со пример. Да речеме дека треба да ги натерате светилките за внатрешно осветлување да ја менуваат нивната осветленост не веднаш, туку постепено. Истото важи и за страничните светла, фаровите на автомобилот или вентилаторите. Оваа желба може да се реализира со инсталирање на регулатор на напон на транзистор (параметриски или компензациски). Но, со голема струја, ќе генерира исклучително висока моќност и ќе бара инсталирање на дополнителни големи радијатори или додаток во форма на систем за принудно ладење со помош на мал вентилатор отстранет од компјутерскиот уред. Како што можете да видите, овој пат повлекува многу последици кои ќе треба да се надминат.

Вистинскиот спас од оваа ситуација беше PWM регулаторот, кој работи на моќни транзистори со ефект на поле. Тие можат да префрлаат високи струи (до 160 ампери) со само 12-15V напон на портата. Треба да се напомене дека отпорот на отворен транзистор е прилично низок, и благодарение на ова, нивото на дисипација на моќноста може значително да се намали. За да креирате сопствен PWM регулатор, ќе ви треба контролно коло што може да обезбеди разлика во напонот помеѓу изворот и портата во опсег од 12-15V. Ако ова не може да се постигне, отпорот на каналот значително ќе се зголеми и дисипацијата на моќноста значително ќе се зголеми. И ова, пак, може да предизвика прегревање и откажување на транзисторот.

За PWM регулаторите се произведува цела палета на микроциркути кои можат да издржат зголемување на влезниот напон до ниво од 25-30V, и покрај фактот што напојувањето ќе биде само 7-14V. Ова ќе овозможи излезниот транзистор да се вклучи во колото заедно со заедничкиот одвод. Ова, пак, е неопходно за поврзување на товар со заеднички минус. Примерите ги вклучуваат следните примероци: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. Повеќето оптоварувања не црпат повеќе од 10 ампери струја, така што тие не можат да предизвикаат намалување на напонот. И како резултат на тоа, можете да користите едноставни кола без модификација во форма на дополнителна единица што ќе го зголеми напонот. И токму овие примероци на PWM регулатори ќе бидат разгледани во статијата. Тие можат да бидат изградени врз основа на асиметричен или подготвен мултивибратор. Вреди да се зборува за контролорот за брзина на моторот PWM. Повеќе за ова подоцна.

Шема бр. 1

Ова коло на контролорот PWM беше склопено со помош на инвертери на CMOS чипови. Тоа е правоаголен генератор на импулси кој работи на 2 логички елементи. Благодарение на диодите, овде посебно се менува временската константа на празнење и полнење на кондензаторот за поставување на фреквенцијата. Ова ви овозможува да го промените работниот циклус на излезните импулси и како резултат на тоа, вредноста на ефективниот напон што е присутен на товарот. Во ова коло, можно е да се користат сите превртени CMOS елементи, како и NOR и AND Примерите вклучуваат K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5. Можете да користите други типови, но пред тоа ќе треба внимателно да размислите како правилно да ги групирате нивните влезови за да можат да ја извршат доделената функционалност. Предностите на шемата се пристапноста и едноставноста на елементите. Недостатоци се тешкотијата (речиси неможноста) на модификација и несовршеност во однос на промена на опсегот на излезниот напон.

Шема бр.2

Има подобри карактеристики од првиот примерок, но е потешко да се имплементира. Може да го регулира ефективниот напон на оптоварување во опсег од 0-12V, до кој се менува од почетна вредност од 8-12V. Максималната струја зависи од типот на транзистор со ефект на поле и може да достигне значителни вредности. Имајќи предвид дека излезниот напон е пропорционален на контролниот влез, ова коло може да се користи како дел од контролниот систем (за одржување на нивото на температурата).

Причини за ширење

Што ги привлекува ентузијастите на автомобили кај контролорот PWM? Треба да се напомене дека постои желба да се зголеми ефикасноста при изградба на секундарни за електронска опрема. Благодарение на ова својство, оваа технологија може да се најде и во производството на компјутерски монитори, дисплеи во телефони, лаптопи, таблети и слична опрема, а не само во автомобили. Исто така, треба да се забележи дека оваа технологија е значително евтина кога се користи. Исто така, ако одлучите да не купувате, туку сами да составите PWM контролер, можете да заштедите пари кога го подобрувате вашиот сопствен автомобил.

Заклучок

Па, сега знаете што е регулатор за напојување PWM, како функционира, па дури и можете сами да составувате слични уреди. Затоа, ако сакате да експериментирате со можностите на вашиот автомобил, има само едно да се каже за ова - направете го тоа. Покрај тоа, не само што можете да ги користите дијаграмите презентирани овде, туку и значително да ги менувате доколку имате соодветно знаење и искуство. Но, дури и ако сè не функционира од прв пат, можете да стекнете многу вредна работа - искуство. Кој знае каде може да ни се најде следно и колку важно ќе биде неговото присуство.