Шим регулятор для светодиодов на 555 схема: Простой ШИМ регулятор 0-100% для светодиодного светильника на 555 таймере, или модернизация торшера

Простой ШИМ регулятор 0-100% для светодиодного светильника на 555 таймере, или модернизация торшера

    Как-то раз меня попросили… даже не знаю с чего начать, возможно это было так: «Нужен дешевый простой светильник на N-надцати светодиодах OSRAM  LUW W5AM-LXLY-6P7R-Z с крутилкой яркости», как оказалось позже — это был торшер, и светодиодов туда было решено поставить 4 шт, а драйвера — самый дешевый вариант, а именно — линейный стабилизатор тока на 350mA NSI50350AST3G.

    Вроде-бы все просто, блок питания на 12V, подложка на 4 светодиода (2х2 — последовательно-параллельное соединение), 4 драйвера в параллель, и какой-нибудь ШИМ для регулировки от выключенного состояния до максимума. И понеслось!

    Светодиоды светят на все 14W, оставляя ослепительные впечатления у сетчатки, драйвера греются рассеивая лишние 5W энергии в тепло, а ШИМ… да не было у нас изначально ШИМа.

    Для ШИМа я решил взять (в первый раз в своей жизни) универсальную микросхему — NE555. В интернете было найдено достаточно много схем ШИМа, и после сборки одной из них я получил крутилку яркости от 5% до 95%, что не подходило для данной конструкции и методом проб и ошибок, а так-же эмуляции всего этого безумия в Протеусе я достиг результата! Пришлось использовать таймер немножко «наоборот» — выход таймера используется для заряда/разряда конденсатора, а вывод разряда конденсатора использовать как выход.

Схема ШИМа 0-100%

    Схема была собрана на кусочке монтажной платы с двух сторон в 4 слоя и много раз переделывалась, так что фото пока-что не будет.

    Переменный резистор — самое критичное место схемы! Для плавной регулировки необходимо использовать резистор с Логарифмической зависимостью на сопротивление 10k — 100k (можно и другие, но частоту придется подобрать конденсатором).

    Во время экспериментов были мысли о использовании вместо таймера контроллера — оцифровывать напряжение с переменника, и выдавать соответствующее заполнение ШИМа, но нас «попустило»)

    Небольшой фото отчет с будущей электроникой торшера:

Вся электроника

    Как видно на фото — пришлось добавить фильтры по питанию, транзистор ключа был выпаян первый попавшийся с материнской платы.

Светодиоды

    Для тестов поставили на мелкий радиатор (флюс обязательно будет смыт)).

ШИМ

    Будем надеяться что драйвера не отпаиваются от медных шин)    Файлы для Proteus — PWM_555.zip (Осторожно! Схема отличается, но это сделано для обеспечения возможности работы в эмуляторе, в реальных условиях схема из статьи — работает).

ШИМ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

Если стоит вопрос о регулировки яркости светодиодов, то лучше использовать схему ШИМ для управления ими. Схема построена на таймере 555, подключенном как генератор ШИМ, а вывод 7 будет управлять базой силового транзистора. Условно разделим схему на 2 части, контроллер и светодиоды. Схема может работать в широком диапазоне рабочего напряжения, от 4 до 15 вольт, и единственное что меняется — это светодиодное включение. Вот схема контроллера, способная работать от 4 до 15 вольт:

• R1    Резистор 4.7 кОм 1/4 Вт
• R2    Потенциометр 10 кОм
• C1    Керамический конденсатор 0,1 мкФ
• D1-2    1N4148 диод 
• Т1    2N2222 транзистор NPN
• U1    555 микросхема таймер

Потенциометр R2 контролирует время заряда и разряда и, следовательно, рабочий цикл ШИМ. Другими словами, R2 регулирует яркость светодиодов. Резистор R1 подтягивает транзистор. Светодиоды подключаются к площадке «LEDS» справа схемы.

Соединения светодиодов

Предложу некоторые виды соединений, которые уже пробовал и измерял. Для этих подключений использовал светодиоды высокой яркости 30 мА, 3,6 В, 3 мм и 5 мм. Вы конечно можете использовать любой светодиод или соединение, которое нравится, при условии что не превысите предел тока транзистора (для 2N2222 это 800 мА).

RP — это защитный резистор для каждой линии. У каждого ряда светодиодов должен быть свой защитный резистор. Хотя несколько светодиодов, подключенных параллельно, могут использовать только один резистор, этого включения всё-же следует избегать. Светодиоды всегда следует подключать последовательно с резисторами. Каждую линию состоящую из нескольких светодиодов и защитного резистора (RP), можно соединять параллельно столько раз, сколько позволяет мощность 2N2222. Помните, что транзистору может потребоваться радиатор, если он станет горячим.

Например при питании напряжением 15 В транзистор может управлять 26 рядами по 4 светодиода в каждом, что в сумме составляет 26 x 4 = 104 светодиода. Для уменьшения потерь на регулируемом транзисторе, можете поставить туда МОСФЕТ.

   Форум по LED

   Форум по обсуждению материала ШИМ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

ШИМ на 555-м таймере

Микросхема, которая будет использована в нашем ШИМ регуляторе мощности нагрузки, называется «Интегральный таймер». У разных производителей этот таймер называется по разному.

Перечислим несколько аналогов интегрального таймера: КР1006ВИ1, ECG955M, XR-555, NE555, HA555, SE555/NE555, LC555, ICM7555, MC1455/MC1555, LM1455/LM555C, NTE955M, RM555/RC555, CA555/CA555C, LC7555, SN52555/SN72555.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема ШИМ регулятора мощности нагрузки на интегральном таймере 555.

В электронной схеме на рис. 1 диоды D1, D2 Д2Б, транзистор Q1 2N2222. Вообще-то я использовал те элементы что были под рукой. При выборе элементов следует руководствоваться следующим принципом: диоды выбирайте с минимальным прямым падением напряжения, транзистор должен выдерживать ток нагрузки. Средняя рабочая частота генератора зависит от номинала конденсатора C1 и переменного резистора R1. Резистор R3 ограничивает ток базы ключевого транзистора.

Особо хочется отметить применение 555-го таймера в этой схеме. Микросхема таймера допускает напряжение питания от 4,5 до 16 Вольт, Что в свою очередь допускает питание схемы управления мощностью нагрузки от того же источника питания который применяется для питания нагрузки, без использования дополнительного стабилизатора напряжения. Например, светодиодные лампы и ленты можно питать от источника 12 Вольт, а отдельные светодиоды — от 5 Вольт через резистор.

Ниже, на рисунках 2, 3, 4, представлены осциллограммы снятые на ножке 7 микросхемы U1 при разном положении резистора R1. От одного до другого крайнего положения ручки переменного резистора и в среднем положении.

Рис. 2. Осциллограмма управляющего сигнала. 1% мощности.

Рис. 3. Осциллограмма управляющего сигнала. 50% мощности.

Рис. 4. Осциллограмма управляющего сигнала. 99% мощности.

На представленных выше осциллограммах Вы можете видеть, что вращая ручку переменного резистора R1 мы меняем не только скважность импульсов от 1% до 99%, но так же меняется и частота следования импульсов от 6 кГц до 3 кГц.

Остаётся добавить, если вы управляете электродвигателем с помощью ШИМ управления и слышите сигнал звуковой частоты, повышайте рабочую частоту ШИМ генератора. В схеме рис. 1 повысить рабочую частоту генератора можно, уменьшив емкость конденсатора C1 и сопротивление резистора R1. На более высоких частотах генератора может немного уменьшиться диапазон регулирования мощности нагрузки.

Светодиодные фонари — Самоделкин — сделай сам своими руками

Главная » Светодиодные фонари Раздел сайта «электроника схемы» содержит большое количество схем приборов, собранных на возможных открытых источниках интернета. Приборы, которые непременно будут вам полезны, приборы на все случаи жизни и для каждого, их можно сделать своими руками. В инструкциях по сборке подробно описан монтаж, приведены схемы, фотографии. Прочитав инструкции, вам будет намного проще собирать те или иные приборы. В этом разделе вы найдете схемы раций, блоков питания, преобразователей напряжения 12в 220в, инверторы, автомобильны, радио—технические, и другие полезные схемы. Все что вам потребуется для сбора устройств — это паяльник и немного терпения.        На рисунке показана схема простого драйвера светодиода, с напряжение питания от 3 до 18В. Основу устройства составляет таймер 555 или  LMC555 на напряжение 5В. На таймере 555 собран ШИМ — регулятор выходной мощности драйвера. Светодиоды суммарной мощностью 2Вт подключены через MOSFET транзистор IRL … Читать дальше »  Просмотров: [11629] | Рейтинг: 4.5/6        Часто приходится использовать компьютер в вечернее и ночное время. Све  Просмотров: [6113] | Рейтинг: 5.0/1        Фонарь на свинцово-кислотном герметичном аккумуляторе с зарядным устройством. Свинцово кислотные герметичные аккумуляторные батареи самые дешевые в настоящее время. Электролит в них находится в виде геля, поэтому аккумуляторы допускают работу в любом пространственном положении и не производят никаких вредных испарений. Им свойстве … Читать дальше »  Просмотров: [18638] | Рейтинг: 5.0/1        Фонарик на источнике тока Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, так что светодиоды могут быть c любым разбросом параметров (светодиод VD2 задает ток, который повторяют транзисторы VT2, VT3, таким образом, токи в ветвях будут одинаковыми) … Читать дальше »  Просмотров: [20955] | Рейтинг: 4.2/4        Делаем фонарик на светодиодах своими руками   Светодиодный фонарик с 3-х вольтовым конвертором для светодиода 0.3-1.5V 0.3-1.5V LED FlashLight … Читать дальше »  Просмотров: [44586] | Рейтинг: 3.5/4        Современный фонарик c режимом эксплуатации светодиода питанием постоянным стабилизированным током.   Схема стабилизатора тока работает следующим образом: При подаче пита … Читать дальше »  Просмотров: [9143] | Рейтинг: 4.0/1        Нажмите на картинку чтобы увеличить А как у этой схемы с нагревом? —  сколько подашь лишнего напряжения при заданном токе в нагрузке, столько и выделится на нём мощности в нагрев. Но начинает стабилизатор работать при падении напряжения на нём от 1 В (сток (D) — общий провод (минус 12 В)). При этом на самом резисторе в 0,5 Ом (два по 1 Ом параллельно) падает ровно 0,5 В … Читать дальше »  Просмотров: [10098] | Рейтинг: 4.0/8        Решил проапгрейдить свою систему освещения. Для этого прикупил на DX светодиодик. Данный светодиодик достаточно мощный и светит чистым белым цветом, без всякого постороннего желтоватого или синеватого оттенка. Что было до этого … Читать дальше »  Просмотров: [11290] | Рейтинг: 4.3/9        Как известно, для питания мощных светодиодов нужен стабилизатор тока (ну или как говорят светодиод питается током, а не напряжением), иначе светодиод прослужит не очень долго и сгорит. Для этих целей служит LED-драйвер, предназначенный для стабилизации тока и других функций (регулировка яркости и т.п.). Существуют специализированные микросхемы, да в интернете полно схем драйверов. Однако можно собрать простейший LED драйвер на популярной микросхеме LM317. Для этого прост … Читать дальше »  Просмотров: [14324] | Рейтинг: 4.6/7        Как известно основной параметр при питании светодиодов (или сборок) не напряжение, а ток. Ограничение тока через резистор не эффективна, так как львиная доля мощности теряется на резисторе. Особенно это актуально при батарейном питании. Построить стабилизатор тока светодиода (светодиодн … Читать дальше »  Просмотров: [7687] | Рейтинг: 3.3/3

ШИМ-регуляторы 2А 15В

Не так давно я делал обзор сенсорного диммера для светодиодных лент. Но ведь в принципе ШИМ-регулировка может применяться не только для светодиодов, но и для электродвигателей, ламп накаливания и почти любых других нагрузок. Сегодня пощупаем парочку ШИМ-регуляторов с переменным резистором.

Оба регулятора чертовски похожи, тем не менее чуть отличается топология платы, номиналы элементов, да и сами эти элементы. Но отличия по сути чисто символические, за одним исключением — у второй платы выносной регулятор, что бывает удобно. При этом в обе платы можно впаять и переменные резисторы, и разъем для выносного регулятора.

Девайс номер один представляет собой платку на классическом TL555, силовой ключ — 9926A, пара мосфетов 20В/6.5А в одном корпусе (в связи с этим я просто поражаюсь, что в параметрах указано всего 2А, а не 12А ). Перменный резистор с выключателем. Конденсатор 100мкФ, 25В. Размеры платы 32х32мм, между центрами отверстий — 26х26мм.

фоточки:

Крупнее:

Если я правильно понимаю, то тут можно увидеть еще и самовосстанавливающийся предохранитель на 2А. Но я могу круто ошибаться, например это может быть и 2А 80В, а может и наоборот — 8А 20В. Или вообще не предохранитель. Отпишитесь в комментах кто точно знает.

Девайс номер два отличается выносным регулятором и установленной 75551D, которая совместама с 555 таймером, но имеет улучшенные параметры, если верить даташиту. Разъем с шагом 2.5мм, Резистор B100k, длина провода чуть меньше 20см. Резистор без выключателя, поэтому на плате стоит перемычка там где были контакты выключателя. Конденсатор 220мкФ, 25В

Теперь тесты. Честно говоря, забыл проверить потребляемый второй платкой ток, первая ест до 15мА. частота ШИМ — 23-29кГц.

Схему, если честно, чертовски не хочется разрисовывать, не думаю что там изобретено что-то инновационное, скорее всего классическая даташитовская схема типа этой, ну плюс-минус номиналы и прочая несущественная обвязка

Как это работает.
Осциллограмма на нагрузке 100 Ом:

Попробуем подключить светодиодную полоску

Понятно, что на видео не получится нормально увидеть как оно работает.

Ну и вентилятор:

Изолента на тахометре — потому что там кнопка без фиксации.

Итог: рабочий ШИМ на 555 таймере для тех кому лень паять такую мелочёвку. По факту может оказаться дешевле чем 555 таймер + переменник с выключателем в оффлайне. Частота — те самые «заветные» 20-30кГц, которые пока еще видит не всякий человеческий глаз. Не так давно я нечто подобное делал сам, сейчас пожалуй закуплю пару штук в коробочку, на будущее, чтобы месяц-другой не ждать. Ну или поищу что-то более мощное. Вот так вот китайцы убивают позывы к радиолюбительству 😉

Традиционно оговорюсь, что покупать в китае и у этого продавца может быть невыгодно в данный момент или из вашей страны, либо у вас по окном китайцы торгуют теми же товарами но по рублю ведро. Данные регуляторы были выбраны при покупке, исходя из цены и рейтинга продавца.

ШИМ регулятор на микросхеме NE555

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Аббревиатура «ШИМ» довольно часто встречается в технической среде, расшифровывается она как «широтно-импульсная модуляция». Шим-сигнал представляет собой непрерывную последовательность из прямоугольных импульсов, ключевыми параметрами такого сигнала будут являться длительность самого импульса (широта), и частота сигнала. Отношение длительности импульса и длительности паузы между импульсами называется скважностью, она может варьироваться от 0 до 100%, если скважность равна 0 %, сигнал будет полностью отсутствовать. Если начать понемногу увеличивать длительность, то импульсы будут выглядеть как тонкие иголки, если увеличить ещё — один станут похожи на прямоугольники. В случае, когда скважность равна 50%, длительность паузы становится равно длительности самого импульса, если же увеличить скважность до 100%, то сигнал просто превратится в некое постоянное напряжение — паузы между импульсами просто будут отсутствовать. Если же проинтегрировать такую непрерывную последовательность импульсов, то получится некое постоянное напряжение, амплитуда которого будет меньше размаха самих импульсов, причём будет строго зависеть от скважности.

Чем больше процент скважности — тем соответственно будет амплитуда постоянного напряжения после интегрирования. Именно это интересное свойство используется в ШИМ-регуляторах — устройство, мощность которого нужно регулировать, питают не постоянным напряжением, а вот таким сигналом из прямоугольных импульсов, то есть регулируя скважность меняется и напряжение на нагрузке. Интегрирование происходит «автоматически» за счёт присутствия на выходе конденсатора, а также паразитных сопротивлений и индуктивностей. Кроме того, некоторым устройствам, например, нагревателям, совершенно неважно, какая форма у питающего напряжения, импульсы это или постоянный ток. Огромным преимуществом ШИМ-регуляторов является большой КПД — именно по этой причине они и получили такое широкое распространение в электронике. Дело в том, что для создания прямоугольных импульсов на нагрузке управляющий транзистор работает в ключевом режиме — то есть находится всегда в одном из двух состояний, либо полностью закрыт, либо полностью открыт. В первом случае ток через него не протекает вообще, соответственно не выделяется никакого тепла, во втором же случае он представляет из себя перемычку с очень малым падением напряжения — тепло также практически не выделяется, особенно если применять транзисторы с максимально низким сопротивлением открытого канала. Тепловыделение на транзисторе обусловлено, в первую очередь, потерями при переключении транзистора, ведь переключает своё состояние он несколько тысяч раз в секунду.

Таким образом, при коммутировании маломощной нагрузки радиатор не потребуется вообще, а для мощной же (при токе от 5-7А) небольшой радиатор может потребоваться. Схем различных ШИМ-регуляторов в интернете представлено достаточно много, в том числе и на микроконтроллерах с различными дополнительными опциями и наворотами. Представленная же ниже схема является самой типовой и простейшей — она имеет всего один орган управления (переменный резистор), которым будет регулироваться мощность на нагрузке, контакты для подключения самой нагрузки и питающего напряжения, ничего лишнего.



Как можно увидеть, ключевым звеном схемы является микросхема-таймер NE555, которая работает в роли генератора прямоугольных импульсов. Подобный генератор также можно собрать и на паре отдельных транзисторов, но микросхема же обеспечивает большую надёжность работы и стабильность в зависимости от температуры. Резистор R1 — потенциометр, который и будет регулировать мощность. В одном его положении напряжение на нагрузке будет практически равно нуля, а во втором — напряжению питания, так, как будто нагрузка просто подключена напрямую. Этот орган управления можно установить на плате в виде подстроечного резистора, либо вывести на проводах и установить на корпусе с ручкой. Использовать здесь можно практически любой переменный резистор с сопротивлением от 10 до 50 кОм, характеристика должна быть линейной. Резистор R2 задаёт крайнее положение регулировки, установленный на схеме номинал в 1 кОм практически не влияет на границу регулировки. Диоды D1 и D2 — любые кремниевые диоды, например, подойдут дешёвые 1N4148, либо 1N4007. Особое внимание стоит обратить на конденсатор С1, ведь именно от его ёмкости будет зависеть частота работы ШИМ-регулятора. Эта частота может лежать в звуковом диапазоне, то есть быть менее 20 кГц — в этом случае возможно появление высокочастотного свиста от нагрузки. Если после запуска схемы слышен свист — можно уменьшить ёмкость этого конденсатора, в этом случае частота работы схемы просто выйдет за пределы слышимости человеческого уха. Также в этом случае не мешает поставить параллельно выходу схемы конденсатор, ёмкостью 100 нФ, а параллельно с ним электролитический на 100-220 мкФ для подавления пульсаций, то есть интегрирования прямоугольых импульсов. Конденсатор С1 можно использовать керамический, но более предпочтительным вариантом будет плёночный, так как здесь важна термостабильность и изменение ёмкости от температуры может стать критичным. С2 — керамический на 1 нФ.



Q1 на схеме — транзистор, который коммутирует нагрузку, особое внимание стоит уделить выбору этого транзистора, особенно если планирует использование регулятора с мощной нагрузкой. Стандартными вариантами будут распространённые и довольно дешёвые полевые транзисторы IRF740, IRF640, а также более низковольтные IRF3205, IRFZ55. Ключевыми параметрами транзисторов являются максимальный ток, максимальное напряжение (оно должно быть раза в два выше напряжения питания), а также сопротивление открытого канала. Резистор R4 на схеме ограничивает зарядный ток затвора транзистора, а R3 подтягивает затвор к плюсу питания. В данном регуляторе можно применить и биполярный транзистор, хоть он и будет обладать большими потерями и большим нагревом, по сравнению с полевым. Хорошим вариантом будет составной транзистор КТ827, схема с его использованием показана ниже.



А также печатная плата для данной схемы.



Обозначением N в кружке на схеме показана нагрузка, мощность на которой нужно регулировать, это может быть, например, лампочка накаливания, мощные светодиоды, какой-либо нагреватель, электродвигатель, зарядное устройство аккумулятора — практически любая нагрузка постоянного тока. Диод D3 служит для защиты транзистора от выбросов самоиндукции, которые могут возникать при коммутировании нагрузки индуктивного типа. Сюда подойдёт диод 1N4007.

Вся схема выполняется на довольно миниатюрной печатной плате, которая имеет по два контакта с каждой стороны — для подключения нагрузки и питающего напряжения. Также плата имеет посадочное место для установки подстроечного резистора — если используемый вами тип не совпадает с посадочным местом на плате, то можно открыть печатную плату в программе Sprint Layout и подредактировать, файл приложен в архиве в конце статьи. Транзистор можно оставить на плате, если на него не крепится радиатор, в противном же случае его также можно вывести на проводах и посадить на радиатор. Обратите внимание, что все провода для подключения мощной нагрузки нужно брать соответствующего сечения. Ниже показан собранный вариант платы с биполярным транзистором.

Напряжения питания регулятора составляет 9 — 15В, сама схема питается от того же источника, что и коммутируемая нагрузка. Удачной сборки!

Источник (Source)

Шим на 555 таймере с плавным. Мощный шим регулятор

Недавно возникла надобность в регулировки зарядного тока в зарядном устройстве, ну и как полагается в таких случаях, я немного порывшись в интернете нашёл простенькую схему шим-регулятора на таймере 555 .

Данный шим регулятор хорошо подходит для регулировки:

Оборотов двигателя

Яркости свечения светодиодов

Регулировки тока в зарядном устройстве

Схема отлично работает в диапазоне до 16В без переделки. Полевой транзистор практически не греется в нагрузке до 7А, поэтому в радиаторе не нуждается.

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 этой инструкции я покажу, как создать простой ШИМ регулятор (широтно-импульсную модуляцию) из чипа 555, таймера и некоторых других компонентов. Всё очень просто, и схема включения NE555 хорошо работает для контроля светодиодов, лампочек, сервомоторов или двигателей постоянного тока.

Мой ШИМ регулятор на 555 может лишь изменять коэффициент заполнения с 10% до 90%.

Шаг 1: Что такое ШИМ

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) сигнала или источника питания включает в себя модуляцию его рабочего цикла, чтобы либо передавать информацию по каналу связи, либо управлять посылаемой мощностью. Самый простой способ генерации сигнала ШИМ требует только пилообразного или треугольного сигнала (легко генерируемого с использованием простого осциллятора) и компаратора.

Когда значение опорного сигнала (зеленый синусоидальной волны на рисунке 2) больше, чем сигнал модуляции (синий), ШИМ сигнал (пурпурный) находится в высоком состоянии, в противном случае она находится в низком состоянии. Но в моем ШИМ я не буду использовать компаратор.

Шаг 2: Типы ШИМ

Существует три типа ШИМ:

1. Центр пульсации может быть зафиксирован в середине временного окна, и оба края импульса перемещаются для сжатия или расширения ширины.
2. Передняя кромка пульсации может удерживаться у передней кромки временного окна, а хвостовая кромка будет модулироваться.
3. Хвостовая кромка пульсации может быть зафиксирована, а передняя кромка будет модулироваться.

Три типа сигналов ШИМ (синий): модуляция передней кромки (верхняя строка), модуляция задней кромки (средняя строка) и пульсация в середине (обе кромки модулируются, нижняя строка). Зеленые линии — это пилообразные сигналы, используемые для генерации сигналов ШИМ с использованием метода пересечения.

Шаг 3: Как нам поможет ШИМ?

Питание:
Шим может использоваться для уменьшения общего количества энергии, подаваемой на LOAD, без потерь, обычно возникающих при ограничении источника питания резистивным средством. Это связано с тем, что средняя подаваемая мощность пропорциональна циклу модуляции.

При достаточно высокой скорости модуляции пассивные электронные фильтры могут использоваться для сглаживания последовательности импульсов и восстановления среднего аналогового сигнала.

Высокочастотные системы управления мощностью при помощи ШИМ легко реализуются с использованием полупроводниковых переключателей. Дискретные состояния включения/выключения модуляции используются для управления состоянием переключателя (переключателей), которые соответственно управляют напряжением. Основным преимуществом этой системы является то, что переключатели либо выключены и не имеют ток, либо включены и (в идеале) не имеют потерь напряжения вокруг них. Произведение тока и напряжение в любое заданное время определяет мощноость, рассеиваемую переключателем, таким образом (в идеале), мощность вообще не рассеивается.

На самом деле, полупроводниковые переключатели не являются идеальными, но на них все же возможно построить контроллеры высокой эффективности.

ШИМ также часто используется для управления подачи электроэнергии на другое устройство, например, при управлении скоростью электродвигателей, регулирования громкости аудиоусилителей класса D или регулировании яркости источников света и многих других приложений силовой электроники. Например, световые диммеры для домашнего использования используют определенный тип управления ШИМ.

Домашние световые диммеры обычно включают в себя электронные схемы, которые подавляют ток в определенных частях каждого цикла напряжения сети переменного тока. Регулировка яркости света, испускаемого источником света, — это просто вопрос настройки напряжения (или фазы) в цикле переменного тока, в котором диммер начинает подавать электрический ток на источник света (например, с помощью электронного переключателя, такого как симистор). В этом случае рабочий цикл ШИМ определяется частотой сетевого напряжения (50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны). Эти довольно простые типы диммеров могут эффективно использоваться с инертными (или относительно медленно реагирующими) источниками света, такими как лампы накаливания, например, для которых дополнительная модуляция в подаваемой электрической энергии, вызванная диммером, вызывает лишь незначительные дополнительные колебания в испускаемый свет.

Однако некоторые другие источники света, такие как светодиоды, очень быстро включаются и выключаются и, по-видимому, мерцают, если они поставляются с низким напряжением. Воспроизводимые эффекты мерцания от таких источников быстрого реагирования могут быть уменьшены за счет увеличения частоты ШИМ. Если флуктуации света достаточно быстры, зрительная система человека больше не может их фиксировать, и глаз воспринимает среднюю интенсивность времени без мерцания (см. Порог слияния фликкера).

Регулирование напряжения:
ШИМ также используется в эффективных регуляторах напряжения. Путем переключения напряжения на нагрузку с соответствующим рабочим циклом выход будет приближать напряжение на желаемом уровне. Шум переключения обычно фильтруется индуктором и конденсатором.

Один метод измеряет выходное напряжение. Когда он ниже желаемого напряжения, он включает переключатель. Когда выходное напряжение выше желаемого напряжения, оно отключает переключатель.

Регуляторы частоты вращения вентиляторов для компьютеров обычно используют ШИМ, так как она намного эффективнее по сравнению с потенциометром.

ШИМ иногда используется в синтезе звука, в частности в субтрактивном синтезе, поскольку она дает звуковой эффект, подобный хору или слегка расстроенным осцилляторам, которые играют вместе. (На самом деле PWM эквивалентна разности двух пилообразных волн.) Отношение между высоким и низким уровнем обычно модулируется низкочастотным генератором или LFO.

Популярным стал новый класс аудиоусилителей, основанный на принципе ШИМ. Называемые «усилители класса D», эти усилители создают эквивалент ШИМ аналогового входного сигнала, который подается на громкоговоритель через подходящую фильтрующую сеть для блокировки несущей и восстановления исходного аудиосигнала. Эти усилители характеризуются очень хорошими показателями эффективности (около 90%) и компактными размерами / малым весом для больших выходных мощностей.

Исторически сложилось, что грубая форма ШИМ используется для воспроизведения цифрового звука PCM на динамике ПК, который способен воспроизводить только два уровня звука. Тщательно определяя длительность импульсов и полагаясь на физические свойства фильтрации динамика (ограниченный частотный отклик, самоиндуктивность и т. д.), можно получить приблизительное воспроизведение образцов моно PCM, хотя и при очень низком качестве, и с очень разными результатами между реализациями.

В более поздние времена был введен метод цифрового кодирования прямого потока Digital Stream, который использует обобщенную форму широтно-импульсной модуляции, называемую модуляцией плотности импульса, при достаточно высокой частоте дискретизации (как правило, порядка МГц) для покрытия всех акустических частот с достаточной точностью. Этот метод используется в формате SACD, а воспроизведение кодированного аудиосигнала по существу аналогично методу, используемому в усилителях класса D.

Динамик: Используя ШИМ, можно модулировать дугу (плазму), и если она находится в диапазоне слуха, ее можно использовать в качестве динамика. Такой динамик используется в звуковой системе Hi-Fi в качестве высокочастотного динамика.

Круто, не так ли?

Шаг 4: Необходимые компоненты

Это простая схема с одним чипом, поэтому вам не понадобится много компонентов

• NE555, LM555 или 7555 (cmos)
• Рекомендую использовать два диода 1n4148, но подойдут и диоды серии 1n40xx
• Потенциометр 100К
• Зеленый конденсатор 100nf
• Керамический конденсатор 220pf
• Печатная плата
• Полупроводниковый транзистор

Шаг 5: Построение устройства

Просто следуйте диаграмме и поместите все детали на макет. Проверьте дважды расположение каждого компонента перед тем, как включить устройство. Если вы хотите эффективно управлять и контролировать яркость источника света или двигатель, вы можете поставить на его выход только силовой транзистор, но если вы хотите лишь управлять источником света или двигателем, тогда рекомендуется поставить ёмкий конденсатор, например, 2200uf. Если поставить этот конденсатор и включить мотор на нагрузке в 40%, то двигатель будет на 60% эффективнее на той же скорости и крутящем моменте.

Здесь есть два видео, на которых показано, как работает моя ШИМ. На первом вы можете видеть, что вентилятор начинает вращаться на 90% рабочем цикле. На втором вы можете видеть, что светодиоды мигают, а вентилятор работает на 80%.

Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ — регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.

Все, кто когда — либо пользовался аккумуляторным шуруповертом, наверняка слышали писк, исходящий изнутри. Это свистят обмотки двигателя под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.

Другим способом регулировать обороты двигателя, подключенного к аккумулятору, просто неприлично, хотя вполне возможно. Например, просто последовательно с двигателем подключить мощный реостат, или использовать регулируемый линейный стабилизатор напряжения с большим радиатором.

Вариант ШИМ — регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.

Схема достаточно проста и базируется все на мультивибраторе, правда переделанном в генератор импульсов с регулируемой скважностью, которая зависит от соотношения скорости заряда и разряда конденсатора C1.

Заряд конденсатора происходит по цепи: +12V, R1, D1, левая часть резистора P1, C1, GND. А разряжается конденсатор по цепи: верхняя обкладка C1, правая часть резистора P1, диод D2, вывод 7 таймера, нижняя обкладка C1. Вращением движка резистора P1 можно изменять соотношение сопротивлений его левой и правой части, а следовательно время заряда и разряда конденсатора C1, и как следствие скважность импульсов.

Рисунок 1. Схема ШИМ — регулятора на таймере 555

Схема эта настолько популярна, что выпускается уже в виде набора, что и показано на последующих рисунках.

Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ — регулятора.

Здесь же показаны временные диаграммы, но, к сожалению, не показаны номиналы деталей. Их можно подсмотреть на рисунке 1, для чего он, собственно, здесь и показан. Вместо биполярного транзистора TR1 без переделки схемы можно применить мощный полевой, что позволит увеличить мощность нагрузки.

Кстати, на этой схеме появился еще один элемент — диод D4. Его назначение в том, чтобы предотвратить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку — двигатель. Тем самым достигается стабилизация работы частоты ШИМ.

Кстати, с помощью подобных схем можно управлять не только оборотами двигателя постоянного тока, но и просто активной нагрузкой — лампой накаливания или каким-либо нагревательным элементом.

Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ — регулятора.

Если приложить немного труда, то вполне возможно такую воссоздать, используя одну из программ для рисования печатных плат. Хотя, учитывая немногочисленность деталей, один экземпляр будет проще собрать навесным монтажом.

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ — регулятора.

Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.

Вот тут, возможно, кто-то задаст вопрос: «Нагрузка в этих регуляторах подключена между +12В и коллектором выходного транзистора. А как быть, например, в автомобиле, ведь там все уже подключено к массе, корпусу, автомобиля?»

Да, против массы не попрешь, тут можно только рекомендовать переместить транзисторный ключ в разрыв «плюсового» провода. Возможный вариант подобной схемы показан на рисунке 5.

Рисунок 5.

На рисунке 6 показан отдельно выходной каскад на транзисторе MOSFET. Сток транзистора подключен к +12В аккумулятора, затвор просто «висит» в воздухе (что не рекомендуется), в цепь истока включена нагрузка, в нашем случае лампочка. Такой рисунок показан просто для объяснения, как работает MOSFET транзистор.

Рисунок 6.

Для того, чтобы MOSFET транзистор открыть, достаточно относительно истока подать на затвор положительное напряжение. В этом случае лампочка зажжется в полный накал и будет светить до тех пор, пока транзистор не будет закрыт.

На этом рисунке проще всего закрыть транзистор, замкнув накоротко затвор с истоком. И такое вот замыкание вручную для проверки транзистора вполне пригодно, но в реальной схеме, тем более импульсной придется добавить еще несколько деталей, как показано на рисунке 5.

Как было сказано выше, для открывания MOSFET транзистора необходим дополнительный источник напряжения. В нашей схеме его роль выполняет конденсатор C1, который заряжается по цепи +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Чтобы открыть транзистор VT1, на его затвор необходимо подать положительное напряжение от заряженного конденсатора C2. Совершенно очевидно, что это произойдет только при открытом транзисторе VT2. А это возможно лишь в том случае, если закрыт транзистор оптрона OP1. Тогда положительное напряжение с плюсовой обкладки конденсатора C2 через резисторы R4 и R1 откроет транзистор VT2.

В этот момент входной сигнал ШИМ должен иметь низкий уровень и шунтировать светодиод оптрона (такое включение светодиодов часто называют инверсным), следовательно, светодиод оптрона погашен, а транзистор закрыт.

Чтобы закрыть выходной транзистор, надо соединить его затвор с истоком. В нашей схеме это произойдет, когда откроется транзистор VT3, а для этого требуется, чтобы был открыт выходной транзистор оптрона OP1.

Сигнал ШИМ в это время имеет высокий уровень, поэтому светодиод не шунтируется и излучает положенные ему инфракрасные лучи, транзистор оптрона OP1 открыт, что в результате приводит к отключению нагрузки — лампочки.

Как один из вариантов применения подобной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В этом случае автомобилисты претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала. Чаще всего эти конструкции на микроконтроллере, в интернете их полно, но проще сделать на таймере 555.

Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555

Еще одно применение интегральный таймер 555 нашел в трехфазных инверторах, или как их чаще называют частотно — регулируемых приводах. Основное назначение «частотников» — это регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей. В литературе и в интернете можно найти немало схем самодельных частотных приводов, интерес к которым не пропадает до настоящего времени.

В целом идея такова. Выпрямленное сетевое напряжение с помощью контроллера преобразуется в трехфазное, как в промышленной сети. Но частота этого напряжения может меняться под воздействием контроллера. Способы изменения различны, — просто от ручного управления до регулирования системой автоматики.

Блок схема трехфазного инвертора показана на рисунке 1. Точками A,B,C показаны три фазы, к которым подключается асинхронный двигатель. Эти фазы получаются при коммутации транзисторных ключей, в качестве которых на этом рисунке показаны специальные транзисторы IGBT.

Рисунок 1. Блок схема трехфазного инвертора

Между устройством управления (контроллером) и силовыми ключами установлены драйверы силовых ключей инвертора. В качестве драйверов используются специализированные микросхемы типа IR2130, позволяющие подключить к контроллеру сразу все шесть ключей,- три верхних и три нижних, а кроме этого еще обеспечивает целый комплекс защит. Все подробности об этой микросхеме можно узнать в Data Sheet.

И все бы хорошо, но для домашних опытов такая микросхема слишком дорогая. И тут на помощь опять приходит наш старый знакомый интегральный таймер 555, он же КР1006ВИ1. Схема одного плеча трехфазного моста показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Драйверы для транзисторов MOSFET на таймере 555

В качестве драйверов верхних и нижних ключей силовых транзисторов используются КР1006ВИ1, работающие в режиме триггера Шмитта. При использовании таймера в таком режиме достаточно просто получить импульсный ток открывания затвора не менее 200мА, что обеспечивает быстрое переключение выходных транзисторов.

Транзисторы нижних ключей соединены непосредственно с общим проводом контроллера, поэтому никаких трудностей в управлении драйверами не возникает, — нижние драйверы управляются непосредственно от контроллера логическими сигналами.

Несколько сложнее обстоит дело с верхними ключами. Прежде всего, следует обратить внимание на то, как осуществляется питание драйверов верхних ключей. Такой способ питания называется «бустрепным». Смысл его в следующем. Питание микросхемы DA1 осуществляется от конденсатора C1. А вот каким образом он может зарядиться?

Когда откроется транзистор VT2 минусовая обкладка конденсатора C1 практически связана с общим проводом. В это время конденсатор C1 заряжается от источника питания через диод VD1 до напряжения +12В. Когда транзистор VT2 закроется, будет закрыт и диод VD1, но запаса энергии в конденсаторе C1 достаточно для срабатывания микросхемы DA1 в следующем цикле. Для осуществления гальванической развязки от контролера и между собой управление верхними ключами приходится осуществлять через оптрон U1.

Такой способ питания позволяет избавиться от усложнения блока питания, обойтись всего одним напряжением. В противном случае потребовались бы три изолированных обмотки на трансформаторе, три выпрямителя и три стабилизатора. Более подробно с таким способом питания можно ознакомиться в описаниях специализированных микросхем.

Борис Аладышкин, http://electrik.info

Очередное электронное устройство широкого применения.
Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А.

Прислали в стандартном мягком конверте

Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.

Внутри плата и снятая ручка регулятора

Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.

Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.

В собранном виде выглядит примерно так

Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм

Принципиальная электрическая схема устройства

Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности.
При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери.
Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора.
С микросхемы ШИМ контроллера маркировка зачем-то старательно затёрта, хотя нетрудно догадаться, что стоит аналог NE555:)
Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100%
Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен…
Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику. Защита от КЗ отсутствует.
На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой.
Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции.
Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А).
Если снизить частоту ШИМ, вытянут все заявленные 40А. Жаль проверить не смогу…

Путь в радиолюбительство начинается, как правило, с попытки сборки несложных схем. Если сразу же после сборки схема начинает подавать признаки жизни, — мигать, пищать, щелкать или разговаривать, то путь в радиолюбительство почти открыт. Насчет «разговаривать», скорее всего, получится не сразу, для этого придется прочитать немало книг, спаять и наладить некоторое количество схем, может быть, сжечь большую или маленькую кучу деталей (лучше маленькую).

А вот мигалки и пищалки получаются практически у всех и сразу. И лучшего элемента, чем найти для этих опытов, просто не удастся. Для начала рассмотрим схемы генераторов, но перед этим обратимся к фирменной документации — DATA SHEET. Прежде всего, обратим внимание на графическое начертание таймера, которое показано на рисунке 1.

А на рисунке 2 показано изображение таймера из отечественного справочника. Здесь оно приведено просто для возможности сравнения обозначений сигналов у них и у нас, к тому же «наша» функциональная схема показана более подробно и понятно.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Одновибратор на базе 555

На рисунке 3 изображена схема одновибратора. Нет, это не половинка мультивибратора, хотя сам он вырабатывать колебания не может. Ему требуется посторонняя помощь, пусть даже небольшая.

Рисунок 3. Схема одновибратора

Логика действия одновибратора достаточно проста. На вход запуска 2 подается кратковременный импульс низкого уровня, как показано на рисунке. В результате на выходе 3 получается прямоугольный импульс длительностью ΔT = 1,1*R*C. Если подставить в формулу R в омах, а C в фарадах, то время T получится в секундах. Соответственно при килоомах и микрофарадах результат будет в миллисекундах.

А на рисунке 4 показано, как сформировать запускающий импульс с помощью простой механической кнопки, хотя это вполне может быть полупроводниковый элемент, — микросхема или транзистор.

Рисунок 4.

В целом одновибратор (иногда называют моновибратор, а у бравых военных в ходу было слово кипп-реле) работает следующим образом. При нажатии на кнопку, импульс низкого уровня на выводе 2 приводит к тому, что на выходе таймера 3 устанавливается высокий уровень. Неспроста этот сигнал (вывод 2) в отечественных справочниках называется запуском.

Транзистор, соединенный с выводом 7 (DISCHARGE) в этом состоянии закрыт. Поэтому, ничто не мешает заряжаться времязадающему конденсатору C. Во времена кипп-реле, конечно, никаких 555 не было, все делалось на лампах, в лучшем случае на дискретных транзисторах, но алгоритм работы был такой же.

Пока конденсатор заряжается, на выходе удерживается напряжение высокого уровня. Если в это время на вход 2 подать еще импульс, состояние выхода не изменится, длительность выходного импульса таким образом уменьшить или увеличить нельзя, повторного запуска одновибратора не произойдет.

Другое дело, если подать импульс сброса (низкий уровень) на 4 вывод. На выходе 3 сразу же появится низкий уровень. Сигнал «сброс» имеет высший приоритет, и поэтому может быть подан в любой момент.

По мере заряда напряжение на конденсаторе возрастает, и, в конце концов, достигает уровня 2/3U. Как было рассказано в предыдущей статье, это есть уровень срабатывания, порог, верхнего компаратора, который приводит к сбросу таймера, что является окончанием выходного импульса.

На выводе 3, появляется низкий уровень и в этот же момент открывается транзистор VT3, который разряжает конденсатор C. На этом формирование импульса заканчивается. Если после окончания выходного импульса, но не раньше, подать еще один запускающий импульс, то на выходе сформируется выходной, такой же, как и первый.

Конечно, для нормальной работы одновибратора запускающий импульс должен быть короче, чем импульс, формирующийся на выходе.

На рисунке 5 показан график работы одновибратора.

Рисунок 5. График работы одновибратора

Как можно использовать одновибратор?

Или как говаривал кот Матроскин: «А какая от этого одновибратора польза будет?» Можно ответить, что достаточно большая. Дело в том, что диапазон выдержек времени, который можно получить от этого одновибратора, может достигать не только несколько миллисекунд, но и доходить до нескольких часов. Все зависит от параметров времязадающей RC цепочки.

Вот, пожалуйста, почти готовое решение для освещения длинного коридора. Достаточно дополнить таймер исполнительным реле или нехитрой тиристорной схемой, а в концах коридора поставить пару кнопок! Кнопку нажал, прошел коридор, и не надо заботиться о выключении лампочки. Все произойдет автоматически по окончании выдержки времени. Ну, это просто информация к размышлению. Освещение в длинном коридоре, конечно, не единственный вариант применения одновибратора.

Как проверить 555?

Проще всего спаять несложную схему, для этого почти не понадобится навесных деталей, если не считать таковыми единственный переменный резистор и светодиод для индикации состояния выхода.

У микросхемы следует соединить выводы 2 и 6 и подать на них напряжение, изменяемое переменным резистором. К выходу таймера можно подсоединить вольтметр или светодиод, конечно же, с ограничительным резистором.

Но можно ничего и не паять, более того, провести опыты даже при «наличии отсутствия» собственно микросхемы. Подобные исследования можно проделать с помощью программы — симулятора Multisim. Конечно, такое исследование очень примитивно, но, тем не менее, позволяет познакомиться с логикой работы таймера 555. Результаты «лабораторной работы» показаны на рисунках 6, 7 и 8.

Рисунок 6.

На этом рисунке можно увидеть, что входное напряжение регулируется переменным резистором R1. Около него можно рассмотреть надпись «Key = A», говорящую о том, что величину резистора можно изменять, нажимая клавишу A. Минимальный шаг регулировки 1%, вот только огорчает, что регулирование возможно лишь в сторону увеличения сопротивления, а уменьшение возможно только «мышкой».

На этом рисунке резистор «уведен» до самой «земли», напряжение на его движке близко к нулю (для наглядности измеряется мультиметром). При таком положении движка на выходе таймера высокий уровень, поэтому выходной транзистор закрыт, и светодиод LED1 не светится, о чем говорят его белые стрелки.

На следующем рисунке показано, что напряжение несколько увеличилось.

Рисунок 7.

Но увеличение происходило не просто так, а с соблюдением некоторых границ, а, именно, порогов срабатывания компараторов. Дело в том, что 1/3 и 2/3, если выразить в десятичных дробях в процентах будут 33,33… и 66,66… соответственно. Именно в процентах показана введенная часть переменного резистора в программе Multisim. При напряжении питания 12В это получится 4 и 8 вольт, что достаточно удобно для исследования.

Так вот, на рисунке 6 показано, что резистор введен на 65%, а напряжение на нем 7,8В, что несколько меньше расчетных 8 вольт. При этом светодиод на выходе погашен, т.е. на выходе таймера до сих пор высокий уровень.

Рисунок 8.

Дальнейшее незначительное увеличение напряжения на входах 2 и 6, всего на 1 процент (меньше не дают возможности программы) приводит к зажиганию светодиода LED1, что и показано на рисунке 8, — стрелочки возле светодиода приобрели красный оттенок. Такое поведение схемы говорит о том, что симулятор Multisim работает достаточно точно.

Если продолжить увеличивать напряжение на выводах 2 и 6, то никакого изменения на выходе таймера не произойдет.

Генераторы на таймере 555

Диапазон частот, генерируемый таймером, достаточно широк: от самой низкой частоты, период которой может достигать нескольких часов, до частот в несколько десятков килогерц. Все зависит от элементов времязадающей цепи.

Если не требуется строго прямоугольная форма сигнала, то можно сгенерировать частоту до нескольких мегагерц. Иногда такое вполне допускается, — форма не важна, но импульсы присутствуют. Чаще всего такая небрежность по поводу формы импульсов допускается в цифровой технике. Например, счетчик импульсов реагирует на фронт или спад импульса. Согласитесь, в этом случае «прямоугольность» импульса никакого значения не имеет.

Генератор импульсов формы меандр

Один из возможных вариантов генератора импульсов формы меандр показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема генераторов импульсов формы меандр

Временные диаграммы работы генератора показаны на рисунке 10.

Рисунок 10. Временные диаграммы работы генератора

Верхний график иллюстрирует сигнал на выходе (вывод 3) таймера. А на нижнем графике показано, как изменяется напряжение на времязадающем конденсаторе.

Все происходит точно так же, как уже было рассмотрено в схеме одновибратора показанной на рисунке 3, только не используется запускающий одиночный импульс на выводе 2.

Дело в том, что при включении схемы на конденсаторе C1 напряжение равно нулю, именно оно и переведет выход таймера в состояние высокого уровня, как показано на рисунке 10. Конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R1.

Напряжение на конденсаторе возрастает по экспоненте до тех пор, пока не достигнет порога верхнего порога срабатывания 2/3*U. В результате таймер переключается в нулевое состояние, поэтому конденсатор C1 начинает разряжаться до нижнего порога срабатывания 1/3*U. По достижении этого порога на выходе таймера устанавливается высокий уровень и все начинается сначала. Формируется новый период колебаний.

Здесь следует обратить внимание на то, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через один и тот же резистор R1. Поэтому время заряда и разряда равны, а, следовательно, форма колебаний на выходе такого генератора близка к меандру.

Частота колебаний такого генератора описывается очень сложной формулой f = 0,722/(R1*C1). Если сопротивление резистора R1 при расчетах указать в Омах, а емкость конденсатора C1 в Фарадах, то частота получится в Герцах. Если же в этой формуле сопротивление будет выражено в килоомах (КОм), а емкость конденсатора в микрофарадах (мкФ) результат получится в килогерцах (КГц). Чтобы получился генератор с регулируемой частотой, то достаточно резистор R1 заменить переменным.

Генератор импульсов с регулируемой скважностью

Меандр, конечно, хорошо, но иногда возникают ситуации, требующие регулирования скважности импульсов. Именно так осуществляется регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока (ШИМ регуляторы), это которые с постоянным магнитом.

Меандром называют прямоугольные импульсы, у которых время импульса (высокий уровень t1) равно времени паузы (низкий уровень t2). Такое название в электронику пришло из архитектуры, где меандром называют рисунок кирпичной кладки. Суммарное время импульса и паузы называют периодом импульса (T = t1 + t2).

Скважность и Duty cycle

Отношение периода импульса к его длительности S = T/t1 называется скважностью. Это величина безразмерная. У меандра этот показатель равен 2, поскольку t1 = t2 = 0,5*T. В англоязычной литературе вместо скважности чаще применяется обратная величина, — коэффициент заполнения (англ. Duty cycle) D = 1/S, выражается в процентах.

Если несколько усовершенствовать генератор, показанный на рисунке 9, можно получить генератор с регулируемой скважностью. Схема такого генератора показана на рисунке 11.

Рисунок 11.

В этой схеме заряд конденсатора C1 происходит по цепи R1, RP1, VD1. Когда напряжение на конденсаторе достигнет верхнего порога 2/3*U, таймер переключается в состояние низкого уровня и конденсатор C1 разряжается по цепи VD2, RP1, R1 до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до нижнего порога 1/3*U, после чего цикл повторяется.

Изменение положения движка RP1 дает возможность регулировать длительность заряда и разряда: если длительность заряда возрастает, то уменьшается время разряда. При этом период следования импульса остается неизменным, меняется только скважность, или коэффициент заполнения. Ну, это как кому удобней.

На основе таймера 555 можно сконструировать не только генераторы, но и еще много полезных устройств, о которых будет рассказано в следующей статье. Кстати, существуют программы — калькуляторы для расчета частоты генераторов на таймере 555, а в программе — симуляторе Multisim для этих целей есть специальная закладка.

Борис Аладышкин,

Продолжение статьи:

Светодиодный диммер на основе ШИМ

с использованием 555

Введение

В этом проекте мы увидим светодиодный диммер на основе ШИМ с использованием микросхемы таймера 555. Основным принципом этой схемы является генерация сигнала ШИМ с широтно-импульсной модуляцией с помощью старой доброй надежной ИС таймера 555 и изменение мощности, подаваемой на светодиоды, и, следовательно, достижение эффекта затемнения светодиода.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) играет важную роль в управлении множеством цепей. Если вы хотите контролировать скорость двигателя, ШИМ играет ключевую роль.Здесь, в нашем проекте, для уменьшения яркости светодиодов используется техника ШИМ.

Используя метод ШИМ, мощность, подаваемая на устройство, варьируется, и, следовательно, если мы можем контролировать ширину импульса сигнала, мы можем легко управлять устройством, например, заставить простой двигатель постоянного тока вращаться медленно или быстро или для уменьшения яркости светодиода.

Блок-схема светодиодного диммера с использованием 555

На следующем изображении показана блок-схема светодиодного диммера на основе ШИМ с использованием микросхемы таймера 555.

Источник 12 В постоянного тока используется для питания всей цепи, включая микросхему таймера 555 и светодиоды. Таймер 555 используется для генерации сигнала ШИМ с помощью нескольких пассивных компонентов.

Затем сгенерированный сигнал ШИМ применяется к группе светодиодов, и в зависимости от рабочего цикла сигнала ШИМ интенсивность светодиодов может быть высокой или низкой.

Связанное сообщение: Схема диммера светодиодной лампы

Краткое примечание о таймере 555 IC

Таймер 555 — это 8-контактная интегральная схема, доступная в двухпроводном корпусе, первоначально разработанном Signetics.Это одна из самых популярных микросхем, которая используется для различных приложений, таких как таймер, осциллятор и генерация импульсов.

Схема выводов

микросхемы таймера 555 показана на следующем рисунке. Вывод 8, который является выводом VCC, используется для подачи основного напряжения питания на ИС. Рабочее напряжение может варьироваться от 3 до 15 В. Контакты 2, 6 и 7 — это триггерные, пороговые и разрядные контакты.

Контакт 4 является контактом сброса и используется для сброса всей ИС. Это активный НИЗКИЙ вывод. Выход IC может быть взят с вывода out, то есть вывода 3. Вывод 5 — это вывод управления.

ИС таймера 555 может работать в трех различных режимах работы: нестабильный, моностабильный и бистабильный. Он имеет такие функции, как синхронизация от микросекунд до часов, регулируемые рабочие циклы и возможность работы при различных уровнях напряжения и т. Д. Он имеет широкий спектр применений, таких как диммеры лампы, управление двигателем, джойстики и т. Д.

Необходимые компоненты

• 555 Таймер IC
• Резистор 1 кОм x 6
• Красные светодиоды x 4
• 2N2222 Транзистор NPN
• 0.Конденсатор 1 мкФ
• Конденсатор 0,01 мкФ
• Потенциометр 50 кОм
• 1N4148 Диоды
• Блок питания 12 В
• Мини-макетная плата

Схема схемы

• Питание 12 В постоянного тока подается на вывод VCC для рабочего напряжения таймера 555. Вывод сброса также напрямую подключен к 12 В, как показано на принципиальной схеме. Для сброса IC, в случае ошибки во время работы схемы, подключите контакт RESET к GND на секунду, а затем снова подключите его к 12V.
• Контакт 5 или контакт управления напряжением в этом приложении не используются. Следовательно, между контактом 5 и GND подключается развязывающий конденсатор емкостью 0,01 мкФ.
• Триггерный контакт (контакт 2) и пороговый контакт (контакт 6) закорочены, и сюда подключается клемма стеклоочистителя POT. Кроме того, конденсатор 0,1 мкФ подключен между контактом 6 (или контактом 2) и GND.
• Теперь одна клемма POT подключена к аноду диода (предпочтительно 1N4148), а другая клемма POT подключена к катоду другого диода.
• Другие концы обоих этих диодов подключены к выводу разряда, то есть к выводу 7. Кроме того, между выводом 7 и VCC подключен резистор 1 кОм.
• Вывод OUT подключен к светодиодной панели через транзистор.

Работа ШИМ-диммера светодиода с использованием 555

Здесь, в этом проекте, таймер 555 предназначен для работы в режиме нестабильного мультивибратора. Резистор 1 кОм, POT 50 кОм и конденсатор 0,1 мкФ, подключенные к контактам 2, 6 и 7, будут играть важную роль.

В зависимости от времени заряда и разряда конденсатора, сигнал ШИМ генерируется на выводе OUT, то есть на выводе 3 микросхемы таймера 555. Выход 555, который является выводом 3, подключен к светодиодной панели через транзистор NPN (здесь используется 2N2222) и резистор 1 кОм.

Резистор 1 кОм используется для ограничения тока базы транзистора, а транзистор используется в качестве усилителя для ограничения или увеличения тока, подаваемого на светодиодную панель.

Связанные сообщения:

ШИМ-контроллер с использованием таймера 555

Введение

Если вы любитель электроники или студент, вы обязательно встретите микросхему таймера 555.Это классическая ИС, которая сегодня используется во многих электронных устройствах. В этом руководстве я расскажу о плате, которую я сделал на основе таймера 555, который может действовать как диммер, регулятор скорости двигателя или регулятор переменного напряжения.

Вы также можете посмотреть мое видео, в котором я кратко рассказываю о функциях и некоторых решениях, которые я принял с помощью своей платы.

Компоненты

BoM

Инструменты:

Теория

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это цифровое средство создания аналогового выхода.Эффективное напряжение, которое видит нагрузка, — это среднеквадратичное значение входного сигнала. Это немного больше среднего периода входного сигнала. ШИМ может применяться к двигателям постоянного тока, вентиляторам, светодиодам и т. Д.

Пример: Скорость двигателя / об / мин прямо пропорциональна подаваемому напряжению. Если у вас есть двигатель, для включения которого требуется 12 В, но частота вращения 12 В слишком высока для вашего приложения, ШИМ позволит вам снизить скорость двигателя, как если бы он, например, видел 3 В. Двигатель будет получать импульсы 12 В, длительность которых влияет на скорость.

Обратите внимание, что есть 2 способа замедления двигателя: электронно через ШИМ и механически через редуктор. Использование как минимум двух передач для снижения скорости двигателя пропорционально увеличит выходной крутящий момент; тогда как уменьшение скорости с помощью ШИМ приведет к уменьшению выходного крутящего момента.

Уравнения и расчеты

В отличие от ваших стандартных 555 Astable схем, когда вы вводите 2 диода в потенциометр, это позволяет нам достичь рабочего цикла менее 50%, не принимая во внимание резисторы в уравнениях для t_on и t_off.Следующие уравнения управляют схемой, которую я реализовал.

Сигнал времени ВЫСОКИЙ:

t_on = 0,693 x (R1 + 10k (% повернут)) x C

Сигнал времени НИЗКИЙ:

t_off = 0,693 x (10k (100 -%) повернутый)) x C

Период:

t_total = T = t_on + t_off

Рабочий цикл (%)

Рабочий цикл = (t_on / t_off) x Частота 100000

:

F = 1 / T

Я использовал Excel, чтобы применить приведенные выше уравнения для получения расчетных значений.Обратите внимание, что из-за допусков компонентов и дополнительной емкости из-за соединений на печатной плате будет допустимая погрешность между реальными значениями и расчетными значениями.

Значение R1 относительно диапазона потенциометра будет определять минимальный рабочий цикл , который вы можете достичь. В моем случае R1 = 1k с потенциометром 10k давал мой минимальный рабочий цикл 9%.

Схема

Ниже представлены электрические соединения.

Печатная плата

Сначала , я регулирую напряжение на входе до 7 В для таймера 555 с помощью понижающего преобразователя.Я сделал это, потому что в таблице данных указано, что максимальное входное напряжение для 555 составляет 16 В. Я не хочу ограничиваться 16 В, и я создаю буфер между 555 и входом с помощью понижающего преобразователя.

1/2 • Понижающий / понижающий преобразователь

Второй , я использовал потенциометр 10k для изменения рабочего цикла, так как это было все, что у меня было. Увеличение значения потенциометра до 50 кОм или 100 кОм даст вам более грубую настройку. Кроме того, повышенное сопротивление в RC-цепи снизит частоту колебаний (определяется формулой из теории).Также следите за конфигурацией диодов!

Третий , я хотел добавить функцию переменной частоты, которая обычно достигается с помощью переменного конденсатора. Поскольку они большие и у меня их нет, я решил использовать переключатель SP3T, чтобы выбирать между 1 из 3 конденсаторов. В качестве конденсаторов я выбрал 1 мкФ, 0,1 мкФ, 0,01 мкФ. Оглядываясь назад, я должен был выбрать 100 мкФ, 10 мкФ, 1 мкФ, поскольку 0,1 мкФ и 0,01 мкФ увеличивают частоту до точки, при которой нагрузка едва замечает потенциометр 10 кОм.Убедитесь, что вы сначала выполнили свои расчеты, если решите использовать разные ценные детали!

Наконец, , если вы собираетесь протолкнуть полевой МОП-транзистор током <10 А, убедитесь, что у вас есть винтовые клеммы, подобные тем, которые я перечислил, поскольку они предположительно рассчитаны на 15 А. Также убедитесь, что у MOSFET есть радиатор.

В итоге моя плата выглядела так:

Я использовал красный и черный маркеры, чтобы указать, какие клеммы были питанием и заземлением соответственно. Входной терминал находится слева, а выходной терминал — справа.Теперь у нас есть плата управления ШИМ в нашем наборе инструментов на всякий случай, когда для нее возникает приложение!

555 Таймер: универсальный ШИМ-контроллер

Ссылки на компоненты на принципиальной схеме выше упомянуты для облегчения понимания.

Эта схема использует типичную схему нестабильного таймера 555 для создания и изменения сигнала ШИМ.

См. Здесь простое руководство по нестабильной компоновке 555: http://www.electronicsclub.info/555timer.htm

Нестабильная компоновка таймера 555 создает прямоугольную волну с максимальным временем и минимальным временем.Отношение этих времен может быть изменено путем изменения R1, R2 и C1 в типичном нестабильном расположении 555 или R1, VR1 и замены конденсатора через перемычку (C1) в этой схеме ШИМ.

В типичной нестабильной схеме два резистора R1 и R2 последовательно подключены к конденсатору C1 на землю.

Время, когда квадратная волна является высокой, можно рассчитать с помощью 0,7 x (R1 + R2) x C1

Время, когда квадрат был низким, можно рассчитать с помощью 0,7 x R2 x C1

Разница в расчетах связана с время заряда и разряда конденсатора, при котором выходной сигнал становится высоким или низким.Ссылка выше описывает это подробно.

В цепи ШИМ R1 выбрано с низким значением и для расчетов не существует.

Обновляя вычисления, мы имеем:

Максимальное время: 0,7 x R2 x C1

Низкое время: 0,7 x R2 x C1

При расположении R2 в качестве потенциометра соотношение времени высокого и низкого уровня может быть изменено без какого-либо воздействия. общая частота сигнала. Например, если потенциометр был установлен посередине с 5 кОм с каждой стороны и постоянным C1, тогда вы получите точно такие же максимальные и минимальные значения времени, создавая от 50% до 50%.Это будет половина мощности, подаваемой на компонент или устройство. Если потенциометр был изменен на 1 кОм влево и 9 кОм вправо, то его значение на 10% ниже 90%.

Таким образом, потенциометр позволяет изменять ширину пулов, а перемычка позволяет изменять емкость конденсатора со 100 мкФ до 0,01 мкФ, что позволяет изменять частоту на выходе примерно с 1 Гц до 10 кГц.

Схема контроллера яркости светодиода PWM

В сообщении объясняется простая схема контроллера PWM на основе IC 555, которая может использоваться для управления интенсивностью указанного ряда светодиодов. Идея была предложена г-ном Радждипом.

Технические характеристики

Фантастический блог, который у вас есть. Я многому научился из твоего блога.

Я читал, что уменьшение яркости светодиодов за счет снижения напряжения или тока снижает срок службы светодиодов. Это правильно? А лучший способ приглушить светодиоды — это ШИМ?

Я провел еще несколько исследований по этому поводу и обнаружил, что светодиоды не повреждаются, но цветовой спектр светодиодов изменяется при более низком токе / напряжении.

Светодиод 6500K будет двигаться к 5000K при затемнении, я нашел эту информацию на каком-то форуме по аквариумам, я могу отправить вам ссылку, если вам нужно. Кроме того, они говорят, что светодиоды имеют тенденцию к нагреванию при уменьшении силы тока.

В любом случае, можете ли вы сделать учебник по ШИМ для светодиодов большой мощности. Я искал учебное пособие, но не смог найти подходящих полевых МОП-транзисторов, которые будут работать при 5 вольтах при 20-30 ампер.

Большинство полевых МОП-транзисторов работают при напряжении 10 вольт, поэтому можно ли подключить полевой МОП-транзистор к bc547, а затем к цепи ШИМ? Будет ли это работать, или будет медленно / неэффективно?

Можно ли контролировать такую ​​огромную нагрузку с помощью 555-pwm?

Другой вопрос, будет ли схема ШИМ работать с «схемой постоянного тока LM317»?

П.СУБЪЕКТ: Я планирую сделать полностью светодиодное освещение аквариума, поэтому я уверен, что оно будет работать. Извините за множество вопросов, я не инженер-электрик, поэтому мне нужна ваша помощь. Извините, что беспокою … 🙂

А будет ли ШИМ работать последовательно с 317-амперной схемой драйвера постоянного тока?
Если это сработает, я думаю, схема будет такой:

12 В smps -> 555pwm -> 317 ограничитель тока -> LED

Rajdeep.

Решение запроса схемы

Спасибо, Радждип! То, что вы узнали на форумах, может быть полностью неверным и вводящим в заблуждение, светодиоды работают наиболее эффективно при минимальном токе, хотя это будет означать пропорционально более низкую интенсивность.

Управлять светодиодом с помощью ШИМ на самом деле несложно …. более высокий рабочий цикл дает более высокую интенсивность, и наоборот, это основной принцип, лежащий в основе этого.

Дизайн

Сначала давайте узнаем о схеме контроллера ШИМ на светодиодах на 12 В, позже, в заключительном разделе статьи, мы увидим, как то же самое можно реализовать, используя источник питания 5 В и МОП.

Следующая идея схемы показывает простую схему контроллера ШИМ с использованием IC 555, которую можно использовать для цифрового управления интенсивностью светодиода от 0 до максимума.

На изображении выше, питание поступает от блока SMPS, который подается на схему ШИМ через каскад схемы контроллера тока LM338.

Поток P1 используется для настройки рабочих циклов ШИМ для ряда светодиодов для достижения желаемых уровней интенсивности.

Резистор R3 определяет уровень предельного тока от IC LM338, его можно рассчитать по следующей формуле:

R3 = 1.25 / Ток светодиода

Схема показывает блок из 36 светодиодов (по 1 Вт каждый), управляемый ШИМ и каскадом регулятора тока.

Резисторы серии LED предназначены для защиты каждой цепочки из 3 светодиодов от перенапряжения. поскольку полное прямое падение напряжения на цепочках составляет 3,3 x 3 = 9,9 В, а напряжение питания 12 В примерно на 2 В.

R3 управляет общим током для всей группы светодиодов и может быть рассчитан с использованием вышеупомянутой формулы, для показанной конструкции результат может быть рассчитан как:

R3 = 1.25 / 0,35 x 12 = 0,29 Ом

Мощность = 1,25 x 0,35 x 12 = 5,25 Вт, здесь 0,35 — это ток, проходящий через каждую светодиодную цепочку, 12 — количество цепочек, а 1,25 — это фиксированный эталон, как указано в IC LM338. техническая спецификация.

Приложив немного усилий, вы можете пропустить этап LM338, изменив существующий блок SMPS на любой желаемый максимальный предел тока, в соответствии со спецификациями светодиода, всю процедуру можно изучить ниже:

Как сделать SMPS переменного тока Схема

Использование ШИМ-управления

В случаях, когда напряжение питания ограничено до 5 В, а предполагаемые приложения требуют ШИМ-управления светодиодами через МОП-транзистор, для этого можно подходящим образом использовать следующую схему.

Принципиальная схема

Как мы видим, приведенная выше конфигурация идентична первой, за исключением добавления ступени повышения напряжения между выводом 3 микросхемы IC 555 и затвором mosfet.

Здесь пара диодов и конденсаторов эффективно поднимает уровень PWM на выводе 3 с пикового 5 В до пикового 10 В, это становится обязательным, поскольку для регулирования используется МОП-транзистор, а МОП-транзисторы не реагируют оптимально с напряжениями затвора ниже 9 В.

Показанный каскад повышения напряжения затвора МОП-транзистора может также применяться с выходами ШИМ, которые могут быть получены от платы Arduino или других микроконтроллеров.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема лампового освещения с ШИМ-управлением

В сообщении обсуждается схема ШИМ на основе 555, которая может быть реализована как схема контроллера интенсивности света светодиодов на 150 шт. Или более.Идея была запрошена г-ном Анилом

The Circuit Request

Я хочу запустить 150 светодиодов диаметром 5 мм с помощью IC 555 в импульсном и непрерывном режимах.

Я хочу использовать источник постоянного тока 12 В / 5 А

Спасибо, и мы очень ценим скорейший ответ.

С уважением и уважением

Анил Рустаги

Конструкция

На рисунке показана схема контроллера яркости светодиода на основе ШИМ с использованием IC 555.

IC 555 широко используются в большинстве схем на основе ШИМ из-за их простой конфигурации и точной способности генерации ШИМ, которая регулируется от минимума до максимума.

В показанном дизайне микросхема 555 сконфигурирована в своем стандартном режиме ШИМ с небольшими вариациями, при этом вывод 7 разряда используется в качестве выхода вместо обычного вывода 3, который здесь скорее используется для функции разряда.

Вышеупомянутая конфигурация делает работу немного более эффективной и позволяет делать интервалы рабочих циклов более четкими и точными.

Вывод 7 отвечает за создание отрицательных импульсов только для подключенного транзистора, в то время как положительные импульсы поступают от резистора 10 кОм на базе и положительного транзистора.

VR1 используется в качестве потенциометра ШИМ, который почти обеспечивает диапазон от нуля до максимального напряжения питания для светодиодов посредством изменения рабочих циклов ВКЛ / ВЫКЛ, как определено настройкой потенциометра 100 кОм.

TIP122 рассчитан на удержание до 5 усилитель с адекватным радиатором, что означает, что в устройство может быть включено более 150 светодиодов с номиналом 20 мА каждый, как показано на принципиальной схеме.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Светодиодный диммер мощностью 60 Вт для светодиодов 12 В с таймером 555

Представленный здесь проект представляет собой дешевый светодиодный диммер 60 Вт для светодиодов 12 В / светодиодных лент 12 В. Схема основана на очень популярной, универсальной и недорогой микросхеме таймера 555, NE555 IC генерирует ШИМ-сигнал, а IRF540 MOSFET работает как выходной драйвер для светодиодов. В этой схеме микросхема 555 IC используется в нестабильной конфигурации мультивибратора для генерации ШИМ путем управления синхронизацией заряда и разряда конденсатора C3 с использованием D2, D3 и PR1. Потенциометр R7 предназначен для управления яркостью светодиода, подключенного к разъему CN2, разъем CN1 предназначен для питания проекта 12 В постоянного тока .D1 — светодиодный индикатор питания. Большая тепловая зона в качестве радиатора для охлаждения полевого МОП-транзистора. Схема может управлять нагрузкой до 36 Вт, (12 В X 3 А) при нормальной комнатной температуре, а для нагрузки до 5 А требуется принудительное воздушное охлаждение для MOSFET Q1. Светодиод питания D1, вход источника питания CN1, разъемы светодиода CN2. R7 Потенциометр для контроля яркости светодиода.

Примечание 1: Цепь построена как диммер светодиодов, но ее также можно использовать в качестве диммера лампы накаливания, контроллера нагревателя, конечно, нагрузка должна соответствовать предельной мощности цепи по напряжению и току.

Примечание 2: Используйте резистор R1, R4, R6 0 Ом для управления 12 светодиодами, если светодиод не имеет последовательного резистора управления током, выберите значение R1, R4, R6 в соответствии с контролем тока светодиода.

Примечание 3: Project имеет 2 варианта настройки ШИМ, триммер PR1 или потенциометр R7, для потенциометра R7 16 мм >>> используйте перемычку J1, J2 и R7, для триммера опустите >> J1, J2 и R7

Примечание 4: Рекомендуется использовать электролитический конденсатор C5 1000 мкФ-16 В или 470 мкФ / 16 В для более высокой нагрузки до 5 А

Характеристики

• Рабочее напряжение питания 12 В постоянного тока
• Нагрузка до 3 А при комнатной температуре
• Нагрузка до 5 А с принудительным охлаждением воздуха на MOSFET
• Рабочий цикл ШИМ от 5% до 95% (прибл. )
• Частота: 130 Гц
• Размеры печатной платы 65,41 x 60,80 мм

Схема

Список деталей

Подключения

Гербер Вью

Фото

Видео

Лист данных

ne555

Универсальное ШИМ-управление с таймером 555

Важный компонент робототехники, управления двигателями и многих других приложений.Мы предлагаем вам простую схему ШИМ, а также различные варианты расширения.

Микросхема таймера 555 — важный инструмент в наборе ресурсов любого любителя, да и многих дизайнеров и инженеров. Он универсален, стабилен, дешев и имеет приемлемый диапазон рабочих напряжений. Таким образом, он представлен здесь как нестабильный мультивибратор с выходом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Предполагается, что этот выход можно использовать для управления скоростью двигателя или яркостью света; он мог даже управлять нагревательным элементом.Эта схема питает нагрузку, которая требует только очень низкого тока, менее 200 мА, например светодиод. После этой статьи есть страница под названием «Шаг вперед», на которой вы найдете две схемы для увеличения допустимой нагрузки.

Модель 555 может работать в «моностабильном» или «нестабильном» режимах. В моностабильном режиме устройство запускает триггер от внешнего источника, выполняет операцию таймера, а затем сбрасывается, ожидая дальнейшего ввода. В нестабильном режиме цепь вокруг ИС обеспечивает триггер, так что устройство постоянно выполняет свою операцию таймера. Эта схема предназначена для выполнения примерно 100 раз в секунду (100 Гц). Отношение времени «включения» к времени «выключения» называется «рабочим циклом», часто выражаемым как процент времени «включения» от всего времени цикла. Для рабочего цикла 90% выход включен или «высокий» для 90% цикла и выключен или «низкий» для 10%. При частоте 100 Гц полный цикл занимает около 0,01 секунды, время включения — 0,009 секунды, время выключения — 0,001 секунды.

Интегральные схемы

(ИС) часто изображаются в виде прямоугольника с обозначением функции каждого контакта и, если вам повезет, номерами контактов.Для монтажа на плате также требуется подключение правильных выводов. Следовательно, при экспериментах с электроникой важно иметь распиновку любой ИС, которую вы будете использовать. На нашей принципиальной схеме на следующей странице показана распиновка в правильном порядке. Сверху слева, двигаясь против часовой стрелки, контакт 1 — это контакт заземления, контакт 2 — триггер, контакт 3 — выход, контакт 4 — сброс, контакт 5 — управляющее напряжение, контакт 6 — порог, контакт 7 — разряд и контакт 8 — напряжение питания. Более подробное описание каждого вывода и того, что он делает, будет предоставлено в следующих статьях.На данный момент целью является работающая, универсальная схема — мы рассмотрим некоторые темы более подробно в другой раз.

Построить эту схему в простейшей форме довольно просто. Вам понадобится только таймер 555, несколько диодов (тоже помогает DIYODE), потенциометр, а также несколько резисторов и конденсаторов. Мы проиллюстрировали очень простую макетную схему, по которой вы можете построить свою собственную, или просмотреть наши дополнительные пошаговые инструкции в Интернете.

Схема здесь настроена на работу от 12 В.555 будет работать от 5 до 15 вольт, и вы можете запустить эту схему от батареи 9V (ваш светодиод будет не таким ярким). Когда на схему впервые подается питание, на выходе вывода 3 высокий уровень. Ток течет от выхода через резистор 120 Ом к любому устройству, которым вы управляете. Он также проходит через один из диодов, часть переменного резистора, резистор 1 кОм, и достигает вывода триггера. Триггер подключен к контакту порогового значения и к конденсатору 100 нФ, подключенному к земле. По мере того как этот конденсатор заряжается через цепь переменного резистора / резистора на выходе, напряжение на выводе 6 (пороговое) повышается.Когда оно достигает 2/3 напряжения питания (в данном случае 8 В), внутренний триггер переключает выход на «низкий». Теперь конденсатор 100 нФ разряжается через резистор 1 кОм, другую половину переменного резистора и другой диод, пока не достигнет 1/3 напряжения питания (4 В). Теперь внутренний триггер, подключенный к контакту порогового значения, переключает выходной сигнал обратно на «высокий», и процесс повторяется.

Отношение между частью переменного резистора, участвующего в пути тока заряда, и частью пути разряда, определяет рабочий цикл выхода.Резистор 1 кОм дает минимальное значение. Если для потенциометра (название переменного резистора, подключенного ко всем трем контактам в качестве делителя напряжения) установлено значение 0 Ом, путь зарядного тока представляет собой только резистор 1 кОм, в то время как путь разряда имеет 1 кОм резистора плюс 100 кОм от потенциометра. . Это дает наибольшее время «выключения» или самый низкий рабочий цикл. Когда потенциометр повернут вверх, это соотношение изменяется, а вместе с ним и рабочий цикл. Эта схема позволяет использовать максимум 95% и минимум 5%.Если ваша схема работает правильно, вы должны иметь возможность вращать потенциометр, и ваш светодиод будет светиться и тускнеть.

Как показано, схема не имеет существенного выходного устройства. 555 может потреблять или потреблять (подавать или передавать на землю) около 200 мА, чего достаточно для управления некоторыми нагрузками, такими как светодиод; однако для большинства нагрузок потребуется выходная цепь. Благодаря преобладанию модулей, предназначенных для интерфейса микроконтроллера, контроллеры двигателя или света, принимающие сигнал ШИМ, легко доступны. Большинство из них работают с независимым источником питания, что исключает загрязнение источника питания IC скачками напряжения. В качестве альтернативы можно использовать NPN-транзистор или N-канальный MOSFET для управления более высокими токовыми нагрузками, которые описаны на следующей странице. Это очень простые и дополнительные компоненты, которые могут помочь в фильтрации, защите от обратной ЭДС или изоляции, однако это выходит за рамки данной статьи.

Эта схема увеличивает очень ограниченную мощность базовой схемы, чтобы таким же образом управлять чем-то более существенным.Выходы PWM — отличный способ приглушить группу огней, например, на панели управления или приборной панели. Мы используем один транзистор TIP31 NPN, который может обеспечить ток до 3А.

Транзистор действует как твердотельный переключатель, усиливая ток, доступный для нагрузки. Когда транзистор получает импульс от схемы ШИМ, он пропускает ток, позволяя нагрузке получать питание от основного источника питания. Когда импульс прекращается, ток также прекращается. Такое высокоскоростное переключение неприемлемо для людей, и мы просто рассматриваем его как изменение общей яркости света.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ список деталей:	Jaycar	Альтроники
1 х TIP31 NPN транзистор	ZT-2285	Z1134
1 х 12 В диммируемая нагрузка (например, 12 В световой шар)	SL-2675	S4047

Снимите светодиод и резистор 220 Ом, затем вставьте транзистор, перемычку и подключите регулируемый свет, как показано.

Здесь мы используем полевой транзистор с металлическим оксидом и полупроводником, также известный как MOSFET. В некотором смысле они похожи на транзисторы (в основном, как они ведут себя в цепи), однако они используют совершенно другой электрический принцип для обеспечения своей функции. Схема лишь ненамного сложнее, чем схема на транзисторе.