Шим на ne555 схема: Схема включения NE555 и простой ШИМ регулятор на чипе 555

Схема включения NE555 и простой ШИМ регулятор на чипе 555

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%.

Файлы

• 12122008098.mp4″ /]
• 12122008102.mp4″ /]

ШИМ-регулятор 220 В ( IGBT )

ШИМ-регулятор 220 В ( IGBT )

     Вот уже сделан и проверен первый ШИМ-регулятор на 220 вольт и 10 ампер на микросхеме NE555. Далее по плану надо сделать такой-же простой ШИМ, только с гальванической развязкой между силовой  и управляющей частями схемы. А также в качестве силового транзистора попробую использовать транзистор IGBT , а именно широко известный   FGA25N120ANTD . Этот ШИМ тоже сделан на микросхеме NE555, а гальваническая развязка сделана на самом известном  оптроне PC817 . Питание задающего генератора сделано от отдельного трансформатора, стоит диодный мост VD7  и стабилизатор DA4  LM7809.
Транзисторы FGA25N120ANTD можно купить здесь

  В качестве силового транзистора решил попробовать IGBT-транзистор. Есть такие хитрые транзисторы , которые сочетают в себе преимущества биполярных и полевых транзисторов. Выбрал известный транзистор FGA25N120ANTD. Для нормальной работы этому транзистору нужен соответствующий драйвер, который я сделал из транзисторов разной проводимости S8050 и S8550. Максимально допустимые параметры транзистора FGA25N120ANTD —  напряжение коллектор-эмиттер 1200 вольт и ток до 25 ампер, что совсем неплохо.

   Силовой диодный мость поставил на 25 ампер GBJ2510, диод в обратном включении параллельно нагрузке — это быстродействующий диод с максимальным током до 30 ампер и напряжением 600 вольт RHRP3060 .  Питание драйвера силового транзистора сделано по бестрансформаторной схеме — это элементы VD6, VD8, R11, R12, C7, C8 и C9.
     Потом провёл небольшие испытания этого ШИМ-регулятора. Сначала подключил активную нагрузку — то есть простую лампочку накаливания, затем подключил коллекторный двигатель от стиральной машины Индезит. В общем первые испытания прошли успешно. Буду дальше развивать этот проект.

Все нужные радиодетали можно приобрести здесь  

      Снял видео и разместил его в YouTube —

 Нарисовал и проверил предварительную схему с обратной связью от таходатчика.

       В общем с обратной связью работает лучше , чем без неё, но хуже чем с
Ардуино —  нормально работает от  1000 оборотов в минуту.
   Сделал ещё один  пробный вариант — переделал силовую часть на драйвере TLP250 и добавил защиту по току  на компараторе — вот что получилось:

   В общем регулятор работает по-лучше чем прошлые варианты.   Защита помогает первоначальный бросок тока убрать.  Драйвер TLP250 заработал нормально только при напряжении питания 15 вольт.
   Снял видео   —

Главная страница

Подписаться на:
Сообщения (Atom)

Как сгенерировать ШИМ с помощью микросхемы таймера 555? Схема ШИМ таймера 555

В этом уроке я покажу вам, как генерировать сигнал ШИМ с помощью микросхемы таймера 555. Мы немного узнаем об микросхеме таймера 555, о том, как она работает как нестабильный мультивибратор и как мы можем использовать ШИМ-сигнал таймера 555 для регулировки яркости светодиода.

Схема

Что такое ШИМ?

ШИМ, сокращение от широтно-импульсной модуляции, является важным понятием в современной электронике. Он обычно используется в качестве механизма подачи энергии в системах управления двигателем и управления освещением.

В методе ШИМ напряжение, которое должно подаваться на двигатель постоянного тока или светодиод, подается в виде быстрых импульсов переключения, а не непрерывного аналогового сигнала. «Рабочий цикл» и «Частота» ШИМ-сигнала определяют выходное напряжение.

Рабочий цикл ШИМ-сигнала описывает количество времени, в течение которого импульс остается ВЫСОКИМ в одном цикле. Обычно его представляют в процентах.

Если T _{ВЫСОКИЙ} — это длительность, в течение которой импульс ВЫСОКИЙ в одном цикле и T _LOW — продолжительность импульса LOW, затем период импульса равен

T = T _HIGH + T _LOW

Рабочий цикл ) * 100

Частота ШИМ-сигнала описывает скорость, с которой сигнал завершает один цикл.

На изображении выше показаны различные сигналы ШИМ и различные рабочие циклы вместе с выходным напряжением.

Генерировать ШИМ-сигнал очень просто, используя микросхему таймера 555. Но прежде чем увидеть, как генерируется ШИМ-сигнал таймера 555, вам необходимо понять работу нестабильного мультивибратора микросхемы таймера 555.

Как только вы это поймете, то, внеся небольшие изменения, сможете без особых усилий генерировать ШИМ-сигнал с помощью таймера 555.

Как работает таймер 555 в нестабильном режиме?

Как следует из названия, нестабильный мультивибратор представляет собой колебательный контур без стабильного состояния, т. е. он автоматически переключается между двумя состояниями. Следовательно, нестабильный мультивибратор также известен как свободно работающий мультивибратор или свободно работающий осциллятор.

Используя всего три дополнительных компонента, мы можем заставить таймер 555 работать в нестабильном режиме. Это пара резисторов и конденсатор.

Схема цепи таймера 555 в нестабильном режиме

На следующем рисунке показана упрощенная схема микросхемы таймера 555 в нестабильном режиме.

Эксплуатация

Я подготовил специальное руководство по «Нестабильному мультивибратору с использованием таймера 555 ». Подробное объяснение см. Чтобы понять работу таймера 555 в нестабильном режиме, взгляните на внутреннюю схему таймера 555.

Первоначально, когда микросхема таймера 555 сбрасывается, ее выход НИЗКИЙ. Это включит внутренний транзистор, который обеспечит путь разряда для конденсатора через R2.

Когда напряжение на конденсаторе падает ниже 1/3 В _CC , выходной сигнал становится ВЫСОКИМ и транзистор закрывается. Это заставит конденсатор заряжаться через резисторы R1 и R2. Когда напряжение конденсатора превышает 2/3 В _CC , выходной сигнал становится НИЗКИМ, и цикл продолжается.

На следующем рисунке показана зависимость между напряжением конденсатора и выходным напряжением.

По сути, значения R1, R2 и C будут определять продолжительность, в течение которой выход будет ВЫСОКИМ или НИЗКИМ.

Рабочий цикл

Я думаю, вы можете понять, к чему мы движемся, из приведенного выше объяснения. Поскольку продолжительность выходного сигнала ВЫСОКОГО или НИЗКОГО зависит от времени зарядки и разрядки конденсатора, мы можем контролировать рабочий цикл и частоту выходного импульса.

В учебнике «Астабильный режим» я получил все значения, связанные с синхронизацией и частотой. Я просто напишу окончательные значения здесь.

T _на = 0,693 * (R1 + R2) * C

T _OFF = 0,693 * R2 x C

TEPER TECE = T = T = T = T = T ₇₇

118 T. . ВЫКЛ = 0,693 * (R1 +2*R2) * C

Частота F = 1/T = 1,44 / ((R1 + 2R2) * C) Гц

В следующей таблице показаны некоторые из общие значения для R1, R2 и C и соответствующие частоты.

Генерация ШИМ таймера 555

Из приведенной выше принципиальной схемы таймера 555 в нестабильном режиме видно, что конденсатор заряжается через R1 и R2, а разряжается только через R2.

Следовательно, если мы заменим резистор R2 потенциометром, мы сможем контролировать зарядку и разрядку конденсатора и, по существу, рабочий цикл ШИМ-сигнала.

Я выбрал R1 в качестве резистора на 1 кОм, R2 в качестве потенциометра на 10 кОм и C в качестве конденсатора на 10 нФ (0,01 мкФ). Кроме того, я добавил два быстродействующих диода, один на пути зарядки, а другой на пути разряда.

Принципиальная схема

На следующем рисунке показана принципиальная схема генератора ШИМ таймера 555.

Принципиальная схема генерации ШИМ таймера 555

Необходимые компоненты

• ИС таймера 555
• Резистор 1 кОм
• Потенциометр 10 кОм
• Конденсатор 10 нФ (0,01 мкФ) x 2
• 1N4148 Быстродействующий диод x 2
• Резистор 470 Ом
• Светодиод
• Макет
• Блок питания 12 В
• Соединительные провода

Работа генератора ШИМ таймера 555

ПРИМЕЧАНИЕ: Вместо резистора 1 кОм для R1 я соединил два резистора по 470 Ом последовательно. Кроме того, я не подключал конденсатор 10 нФ между контактом 5 микросхемы 555 и GND.

Прежде чем понять работу схемы генерации ШИМ-таймера 555, если вы хотите рассчитать рабочий цикл и частоту сигнала ШИМ на основе выбранных компонентов, вы можете использовать вышеупомянутые формулы.

Теперь продолжаем работу, конденсатор заряжается через R1, D2 и правую часть R2 и разряжается через левую часть R2 и D1. Таким образом, когда мы перемещаем ползунок потенциометра, мы контролируем время зарядки и разрядки конденсатора.

Поскольку зарядка и разрядка конденсатора напрямую связаны с продолжительностью включения и выключения выходного импульса, мы можем легко изменять коэффициент заполнения ШИМ-сигнала.

Заключение

Здесь продемонстрирован простой проект для генерации ШИМ-сигнала с использованием микросхемы таймера 555. Чтобы показать результат, я использовал светодиод в качестве выходного устройства. Вы можете легко изменить приведенную выше схему для управления скоростью двигателя постоянного тока.

ШИМ-схема таймера 555 для управления Ancient Evil

Эта статья является частью серии 1 апреля 2022 года в разделе Юмор в нашей Библиотеке серий.

Вездесущее цифровое чудо 1971 года — таймер 555 — имеет важное значение, изобилующее 25 транзисторами, 15 резисторами и двумя диодами, неудобно втиснутыми в ИС размером меньше десятицентовой монеты (монета в 5 пенсов для тех, кто находится по ту сторону океана). Практически все можно сделать с помощью таймера 555, и каждую схему интересно создавать, что я показываю в своей книге «Essential 555 IC: Design, Configure, and Create Clever Circuits».

В этой книге я покажу читателю самое простое использование таймера 555, а также довольно продвинутые методы и приемы практического создания забавных проектов. Но не каждый проект попал в книгу. На самом деле большая часть золотарника моей рукописи до сих пор лежит на столе моего издателя.

Тем не менее, я подумал, что сегодня принесу сюда один из этих вырезанных проектов. Драгоценный камень бесплатно! CЕГОДНЯ!

Это просто для новичков, достаточно сложно для опытных и незаменимо в борьбе с древним злом.

Сначала небольшая предыстория

В этом проекте мы переведем таймер 555 в его «нестабильный режим». Также известный как нестабильный мультивибратор или автономный мультивибратор, в этом режиме выход IC представляет собой непрерывный сигнал без необходимости внешнего триггера.

Проще говоря, мы собираемся создать сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с помощью таймера 555. Этот ШИМ-сигнал можно использовать для применения времени, указывающего на то, что что-то активировано, известного как рабочий цикл. Например, при рабочем цикле 50 % нагрузка цепи будет «включена» в течение половины времени.

В этом проекте мы будем применять переменный ШИМ-сигнал для управления интенсивностью древнего объекта зла. Увеличьте время рабочего цикла для большего зла, уменьшите для меньшего зла. В старые времена вам могли потребоваться шаманы и безделушки магического значения, чтобы иметь аналогичный эффект. Это 2022 год, а не 2022 год до нашей эры. Пришло время элегантным технологиям заменить эти старые способы.

Давайте посмотрим на схему

В цепи ШИМ таймер 555 будет выдавать логический сигнал «высокий» и «низкий» в зависимости от отношения, полученного на основе значения нескольких подключенных компонентов. Это достигается резистором R2, диодами D1 и D2, потенциометром P1 и конденсатором C1 9.0211 (рис. 1) .

Для простоты я сократлю уравнения до того, что вам нужно знать:

Время = время включения + время выключения
Рабочий цикл = (время работы/время)*100
Время включения = 0,693*R2*C1
Время выключения = 0,693*P1*C1 

Следовательно, в этом случае рабочий цикл снизится до = R2/(R2+P1)

Например, когда P1 = R2, рабочий цикл составит 50%. Или просто половина зла может вылиться наружу, царапая и разрывая окружающие предметы.

Давайте создадим макетную плату

Соберите, как показано на макетной плате (рис. 2) . Не торопись; один неуместный провод может означать столетия тьмы на землях.

Окончательная сборка должна выглядеть примерно так: Рисунок 3 .

TI.com — это самый простой способ поиска и покупки оригинальных деталей TI по ​​самым низким ценам в Интернете.

{}»>Купить на TI.com

Реальная демонстрация Circuit

Теперь подключите вашу цепь к древнему злу. Я выбрал эту одержимую фигуру, созданную слепым зверем без конечностей, во время сильного шторма, в огне и под водой… несколько эонов назад. Как я пришел к такому объекту, это история в другой раз. Здесь я установил схему на очень малый рабочий цикл, примерно настолько, насколько я мог провернуть этот потенциометр с помощью гаечного ключа; Я не балуюсь с (рис. 4) . Мы хотим немного зла. Вы можете почувствовать озноб или жжение по всему телу, но это должно быть терпимо.

Цепь прокручена до полного наклона тележки (рис. 5) . В этот момент у вас может появиться кровотечение из глаз, голоса в голове и/или желание украсить свою лабораторию скелетами.