» » Простейший ШИМ-регулятор

Простейший ШИМ-регулятор

Простейший ШИМ-регулятор


Представьте себе, что вы едете в детском электромобиле, педаль газа которого имеет всего два положения: либо двигатель вообще выключен, либо вращается с фиксированной скоростью. В общем, простой выключатель там. Ваша задача - уменьшить скорость, например, вдвое. Можно включить последовательно с двигателем мощный резистор, на котором будет выделяться много тепла. А можно быстро нажимать и отпускать педаль газа. Вы поедете рывками, тем более заметными, чем меньше частота, но средняя скорость уменьшится как вам надо. Меняя соотношение между временем нахождения выключателя во включённом и выключенном состояниях - скважность - можно менять и среднюю скорость. А выключатель почти не нагреется, ведь его сопротивление стремится то к бесконечности, то к нулю. Практически вся мощность выделится на двигателе. Почему так произойдёт, легко рассчитать, зная закон Ома.

Вот вы и поняли, что такое широтно-импульсная модуляция, скоращённо - ШИМ. Всё описанное выше можно поручить автоматическому устройству, называемому ШИМ-регулятором. Он может быть сложным, содержащим в себе целое Arduino. Может быть попроще - генератор на двух элементах И-НЕ, переменный резистор и два диода. А может быть совсем простым - на двух транзисторах (сравните это с тем, сколько транзисторов в Arduino):



Это называется KISS-принципом, от "keep it simple, stupid". Конечно, не в прямом смысле - на самом деле имеется в виду, что проектировщик, стремящийся к упрощению конструкций, напротив, очень умён, ведь это увеличивает надёжность, ремонтопригодность и наглядность. Правда, ценой дополнительных защит, гибкости и свободы переконфигурирования.

Понятно, что упомянутый в примере двигатель детского электромобиля эта схема потянет только с дополнительным каскадом. А без него - только маленький моторчик от игрушки. Но принцип действия ШИМ-регулятора здесь показан максимально наглядно.

Эта схема, которую придумал для вас автор Instructables под ником TheCircuit, представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах разной структуры. Точно такой же, какой многократно упоминали в своих книгах Б.С. Иванов, В.Г. Борисов. Только к нему ещё добавлены два резистора: переменный и включённый последовательно с ним постоянный, чтобы сопротивление всей цепочки не становилось слишком низким. Включены они в схему так, чтобы при регулировке менялась скважность вырабатываемых мультивибратором колебаний.

Применение в мультивибраторе транзисторов разной структуры позволяет сократить количество конденсаторов в нём до одного. Здесь он электролитический, на 100 мкФ и 60 В, это напряжение выбрано с хорошим запасом. Резисторы: постоянные - 47 Ом, 22 кОм, 220 кОм, подстроечный (вы можете применить большой переменный) - 10 кОм. Транзисторы - BC557 и BC338. Источник питания - два элемента АА или ААА, лучше солевых, чтобы если что-то пойдёт не так, ничего сильно не перегрелось. Нагрузка - маломощный электродвигатель от игрушки. Параллельно ему хорошо подключить диод в обратной полярности. Он примет на себя импульс самоиндукции, возникающий при резком отключении двигателя, и защитит от него транзистор.

Поскольку TheCircuit собирает устройство на макетной плате типа breadboard, порядок установки компонентов не имеет значения. Так, транзисторы он устанавливает первыми. Если вы будете собирать этот регулятор пайкой, транзисторы ставьте последними, чтобы не перегреть их.



Затем мастер ставит на плату в правильной полярности конденсатор:



Резисторы:



Перемычки:



Подключает двигатель:



Если двигатель будет просто лежать на столе, полярность его подключения не важна, а если приводить в движение какой-нибудь механизм, важно подключить его так, чтобы он вращался в требуемом направлении. У разработчика, кстати, двигатель взят с редуктором, что увеличивает наглядность: хорошо видно и в какую сторону он вращается, и с какой скоростью. А вот полярность подключения источника питания должна совпадать с указанной на схеме обязательно: плюс наверху. Вот мастер добирается и до него:



Теперь можно вращать подстроечный резистор (или переменный, смотря какой вы поставили), смотреть, как меняется частота вращения, и убеждаться, что нагрев второго транзистора при любой скорости невелик (а первого и подавно). Теперь дополните схему выключателем, включённым последовательно с источником питания, и добавьте корпус.

Источник
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Полезные конструкции из обычного реле

Самодельный модуль сенсорной кнопки

5
Идея
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
5
Описание
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
5.5
Исполнение
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
Итоговая оценка: 5.17 из 10 (голосов: 2 / История оценок)

Добавить комментарий

    • smilesmilesxaxaokdontknowyahoonea
      bossscratchfoolyesyes-yesaggressivesecret
      sorrydancedance2dance3pardonhelpdrinks
      stopfriendsgoodgoodgoodwhistleswoontongue
      smokeclappingcraydeclarederisivedon-t_mentiondownload
      heatirefullaugh1mdameetingmoskingnegative
      not_ipopcornpunishreadscarescaressearch
      tauntthank_youthisto_clueumnikacuteagree
      badbeeeblack_eyeblum3blushboastboredom
      censoredpleasantrysecret2threatenvictoryyusun_bespectacled
      shokrespektlolprevedwelcomekrutoyya_za
      ya_dobryihelperne_huliganne_othodifludbanclose

Привет, Гость!


Зарегистрируйтесь

Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

Войти

Добавьте самоделку

Добавьте тему

Онлайн чат

Опрос
А Вы уже рассказали на сайте о своей самоделке?

Последние комментарии

Все комментарии
Новые самоделки на почту

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день.