Απλός ρυθμιστής PWM στο NE555
Οι περισσότεροι Σοβιετικοί και ξένοι ραδιοερασιτέχνες είναι πολύ εξοικειωμένοι με τον αναλογικό ενσωματωμένο χρονοδιακόπτη SE555/NE555 (KR1006), που παράγεται από την Signetics Corporation από το μακρινό 1971. Είναι δύσκολο να απαριθμήσουμε για ποιους σκοπούς δεν έχει χρησιμοποιηθεί αυτό το φθηνό αλλά πολυλειτουργικό μικροκύκλωμα κατά τη διάρκεια σχεδόν μισού αιώνα της ύπαρξής του. Ωστόσο, ακόμη και παρά την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρονικών τα τελευταία χρόνια, εξακολουθεί να είναι δημοφιλής και να παράγεται σε σημαντικούς όγκους.
Το απλό κύκλωμα ενός ρυθμιστή PWM αυτοκινήτου που προσφέρεται από την Jericho Uno δεν είναι ένας επαγγελματικός σχεδιασμός με πλήρη εντοπισμό σφαλμάτων, που διακρίνεται για την ασφάλεια και την αξιοπιστία του. Αυτό είναι απλώς ένα μικρό φθηνό πείραμα, που συναρμολογείται χρησιμοποιώντας διαθέσιμα οικονομικά εξαρτήματα και ικανοποιεί πλήρως τις ελάχιστες απαιτήσεις. Επομένως, ο προγραμματιστής του δεν φέρει ευθύνη για οτιδήποτε μπορεί να συμβεί στον εξοπλισμό σας κατά τη λειτουργία του προσομοιωμένου κυκλώματος.
Για να δημιουργήσετε μια συσκευή PWM θα χρειαστείτε:
Ξεκινάμε την κατασκευή του κυκλώματος εγκαθιστώντας βραχυκυκλωτήρες στο μικροκύκλωμα. Χρησιμοποιώντας ένα συγκολλητικό σίδερο, κλείνουμε τις ακόλουθες επαφές χρονοδιακόπτη μεταξύ τους: 2 και 6, 4 και 8.
Στη συνέχεια, καθοδηγούμενοι από την κατεύθυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων, συγκολλούμε τους «βραχίονες» της γέφυρας διόδου σε μια μεταβλητή αντίσταση (ροή ρεύματος προς μία κατεύθυνση). Οι βαθμολογίες διόδων επιλέχθηκαν από τις διαθέσιμες, φθηνές. Μπορείτε να τα αντικαταστήσετε με οποιοδήποτε άλλο - αυτό δεν θα έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στη λειτουργία του κυκλώματος.
Για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων και καύσης του μικροκυκλώματος όταν η μεταβλητή αντίσταση ξεβιδωθεί στην ακραία θέση της, ρυθμίσαμε την αντίσταση διακλάδωσης τροφοδοσίας στο 1 kOhm (ακίδες 7-8).
Δεδομένου ότι το NE555 λειτουργεί ως γεννήτρια πριονιού, για να αποκτήσετε ένα κύκλωμα με δεδομένη συχνότητα, διάρκεια παλμού και παύση, το μόνο που μένει είναι να επιλέξετε μια αντίσταση και έναν πυκνωτή. Ένα μη ακουστό 18 kHz θα μας δώσει ένας πυκνωτής 4,7 nF, αλλά μια τόσο μικρή τιμή χωρητικότητας θα προκαλέσει κακή ευθυγράμμιση των ώμων κατά τη λειτουργία του μικροκυκλώματος. Ορίσαμε τη βέλτιστη τιμή στο 0,1 µF (επαφές 1-2).
Μπορείτε να αποφύγετε το δυσάρεστο «τρίξιμο» του κυκλώματος και να τραβήξετε την έξοδο σε υψηλό επίπεδο χρησιμοποιώντας κάτι χαμηλής αντίστασης, για παράδειγμα μια αντίσταση 47-51 Ohm.
Το μόνο που μένει είναι να συνδέσετε το ρεύμα και το φορτίο. Το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για την τάση εισόδου του εποχούμενου δικτύου του αυτοκινήτου 12V DC, αλλά για οπτική επίδειξη θα ξεκινά και από μπαταρία 9V. Το συνδέουμε στην είσοδο του μικροκυκλώματος, παρατηρώντας την πολικότητα (συν στο σκέλος 8, μείον στο σκέλος 1).
Το μόνο που μένει είναι να αντιμετωπίσουμε το φορτίο. Όπως φαίνεται από το γράφημα, όταν η μεταβλητή αντίσταση μείωσε την τάση εξόδου στα 6V, το πριόνι στην έξοδο (πόδια 1-3) διατηρήθηκε, δηλαδή, το NE555 σε αυτό το κύκλωμα είναι και γεννήτρια πριονιού και συγκριτής στο Ίδια στιγμή.Ο χρονοδιακόπτης σας λειτουργεί σε σταθερή λειτουργία και έχει κύκλο λειτουργίας μικρότερο από 50%.
Η μονάδα μπορεί να αντέξει ροή συνεχούς ρεύματος 6-9 A, οπότε με ελάχιστες απώλειες μπορείτε να συνδέσετε σε αυτήν τόσο μια λωρίδα LED σε ένα αυτοκίνητο όσο και έναν κινητήρα χαμηλής ισχύος, που θα διώξει τον καπνό και θα φυσήξει στο πρόσωπό σας στη ζέστη. Σαν αυτό:
Ή όπως αυτό:
Η λειτουργία ενός ρυθμιστή PWM είναι αρκετά απλή. Ο χρονοδιακόπτης NE555 παρακολουθεί την τάση στην χωρητικότητα C. Όταν φορτιστεί στο μέγιστο (πλήρης φόρτιση), το εσωτερικό τρανζίστορ ανοίγει και εμφανίζεται ένα λογικό μηδέν στην έξοδο. Στη συνέχεια, η χωρητικότητα εκφορτίζεται, η οποία οδηγεί στο κλείσιμο του τρανζίστορ και στην άφιξη ενός λογικού στην έξοδο. Όταν η χωρητικότητα αποφορτιστεί πλήρως, το σύστημα αλλάζει και όλα επαναλαμβάνονται. Τη στιγμή της φόρτισης, το ρεύμα ρέει κατά μήκος της μίας πλευράς και κατά την εκφόρτιση ρέει προς άλλη κατεύθυνση. Χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή αντίσταση, αλλάζουμε την αναλογία της αντίστασης ώμου, χαμηλώνοντας ή αυξάνοντας αυτόματα την τάση εξόδου. Υπάρχει μια μερική απόκλιση συχνότητας στο κύκλωμα, αλλά δεν εμπίπτει στην ηχητική περιοχή.
Το απλό κύκλωμα ενός ρυθμιστή PWM αυτοκινήτου που προσφέρεται από την Jericho Uno δεν είναι ένας επαγγελματικός σχεδιασμός με πλήρη εντοπισμό σφαλμάτων, που διακρίνεται για την ασφάλεια και την αξιοπιστία του. Αυτό είναι απλώς ένα μικρό φθηνό πείραμα, που συναρμολογείται χρησιμοποιώντας διαθέσιμα οικονομικά εξαρτήματα και ικανοποιεί πλήρως τις ελάχιστες απαιτήσεις. Επομένως, ο προγραμματιστής του δεν φέρει ευθύνη για οτιδήποτε μπορεί να συμβεί στον εξοπλισμό σας κατά τη λειτουργία του προσομοιωμένου κυκλώματος.
Κύκλωμα ρυθμιστή PWM NE555
Για να δημιουργήσετε μια συσκευή PWM θα χρειαστείτε:
- ηλεκτρικό κολλητήρι?
- τσιπ NE555;
- μεταβλητή αντίσταση 100 kOhm;
- αντιστάσεις 47 Ohm και 1 kOhm 0,5W η καθεμία.
- 0,1 μF πυκνωτής;
- δύο δίοδοι 1N4148 (KD522B).
Βήμα-βήμα συναρμολόγηση αναλογικού κυκλώματος
Ξεκινάμε την κατασκευή του κυκλώματος εγκαθιστώντας βραχυκυκλωτήρες στο μικροκύκλωμα. Χρησιμοποιώντας ένα συγκολλητικό σίδερο, κλείνουμε τις ακόλουθες επαφές χρονοδιακόπτη μεταξύ τους: 2 και 6, 4 και 8.
Στη συνέχεια, καθοδηγούμενοι από την κατεύθυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων, συγκολλούμε τους «βραχίονες» της γέφυρας διόδου σε μια μεταβλητή αντίσταση (ροή ρεύματος προς μία κατεύθυνση). Οι βαθμολογίες διόδων επιλέχθηκαν από τις διαθέσιμες, φθηνές. Μπορείτε να τα αντικαταστήσετε με οποιοδήποτε άλλο - αυτό δεν θα έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στη λειτουργία του κυκλώματος.
Για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων και καύσης του μικροκυκλώματος όταν η μεταβλητή αντίσταση ξεβιδωθεί στην ακραία θέση της, ρυθμίσαμε την αντίσταση διακλάδωσης τροφοδοσίας στο 1 kOhm (ακίδες 7-8).
Δεδομένου ότι το NE555 λειτουργεί ως γεννήτρια πριονιού, για να αποκτήσετε ένα κύκλωμα με δεδομένη συχνότητα, διάρκεια παλμού και παύση, το μόνο που μένει είναι να επιλέξετε μια αντίσταση και έναν πυκνωτή. Ένα μη ακουστό 18 kHz θα μας δώσει ένας πυκνωτής 4,7 nF, αλλά μια τόσο μικρή τιμή χωρητικότητας θα προκαλέσει κακή ευθυγράμμιση των ώμων κατά τη λειτουργία του μικροκυκλώματος. Ορίσαμε τη βέλτιστη τιμή στο 0,1 µF (επαφές 1-2).
Μπορείτε να αποφύγετε το δυσάρεστο «τρίξιμο» του κυκλώματος και να τραβήξετε την έξοδο σε υψηλό επίπεδο χρησιμοποιώντας κάτι χαμηλής αντίστασης, για παράδειγμα μια αντίσταση 47-51 Ohm.
Το μόνο που μένει είναι να συνδέσετε το ρεύμα και το φορτίο. Το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για την τάση εισόδου του εποχούμενου δικτύου του αυτοκινήτου 12V DC, αλλά για οπτική επίδειξη θα ξεκινά και από μπαταρία 9V. Το συνδέουμε στην είσοδο του μικροκυκλώματος, παρατηρώντας την πολικότητα (συν στο σκέλος 8, μείον στο σκέλος 1).
Το μόνο που μένει είναι να αντιμετωπίσουμε το φορτίο. Όπως φαίνεται από το γράφημα, όταν η μεταβλητή αντίσταση μείωσε την τάση εξόδου στα 6V, το πριόνι στην έξοδο (πόδια 1-3) διατηρήθηκε, δηλαδή, το NE555 σε αυτό το κύκλωμα είναι και γεννήτρια πριονιού και συγκριτής στο Ίδια στιγμή.Ο χρονοδιακόπτης σας λειτουργεί σε σταθερή λειτουργία και έχει κύκλο λειτουργίας μικρότερο από 50%.
Η μονάδα μπορεί να αντέξει ροή συνεχούς ρεύματος 6-9 A, οπότε με ελάχιστες απώλειες μπορείτε να συνδέσετε σε αυτήν τόσο μια λωρίδα LED σε ένα αυτοκίνητο όσο και έναν κινητήρα χαμηλής ισχύος, που θα διώξει τον καπνό και θα φυσήξει στο πρόσωπό σας στη ζέστη. Σαν αυτό:
Ή όπως αυτό:
Αρχή λειτουργίας ενός ρυθμιστή PWM
Η λειτουργία ενός ρυθμιστή PWM είναι αρκετά απλή. Ο χρονοδιακόπτης NE555 παρακολουθεί την τάση στην χωρητικότητα C. Όταν φορτιστεί στο μέγιστο (πλήρης φόρτιση), το εσωτερικό τρανζίστορ ανοίγει και εμφανίζεται ένα λογικό μηδέν στην έξοδο. Στη συνέχεια, η χωρητικότητα εκφορτίζεται, η οποία οδηγεί στο κλείσιμο του τρανζίστορ και στην άφιξη ενός λογικού στην έξοδο. Όταν η χωρητικότητα αποφορτιστεί πλήρως, το σύστημα αλλάζει και όλα επαναλαμβάνονται. Τη στιγμή της φόρτισης, το ρεύμα ρέει κατά μήκος της μίας πλευράς και κατά την εκφόρτιση ρέει προς άλλη κατεύθυνση. Χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή αντίσταση, αλλάζουμε την αναλογία της αντίστασης ώμου, χαμηλώνοντας ή αυξάνοντας αυτόματα την τάση εξόδου. Υπάρχει μια μερική απόκλιση συχνότητας στο κύκλωμα, αλλά δεν εμπίπτει στην ηχητική περιοχή.
Δείτε το βίντεο της λειτουργίας του ρυθμιστή PWM
Παρόμοια master classes
Ιδιαίτερα ενδιαφέρον
Σχόλια (4)
