Controlul luminozității LED. Modulație pe lățime a impulsurilor (PWM) Controler de putere cu buclă închisă PWM digital


Controlerul PWM este conceput pentru a regla viteza de rotație a motorului polar, luminozitatea becului sau puterea elementului de încălzire.

Avantaje:
1 Ușurință de fabricație
2 Disponibilitatea componentelor (costul nu depășește 2 USD)
3 Aplicație largă
4 Pentru începători, exersați din nou și vă faceți plăcere =)

Odată am avut nevoie de un „dispozitiv” pentru a regla viteza de rotație a răcitorului. Pentru ce anume nu-mi amintesc. De la inceput am incercat printr-un rezistor variabil obisnuit, s-a incins foarte tare si nu mi-a fost acceptabil. Drept urmare, după ce am căutat pe Internet, am găsit un circuit pe cipul deja familiar NE555. Era un circuit al unui controler PWM convențional cu un ciclu de lucru (durată) de impulsuri egal sau mai mic de 50% (mai târziu voi da grafice despre cum funcționează). Circuitul s-a dovedit a fi foarte simplu și nu necesita reglare, principalul lucru a fost să nu încurci cu conexiunea diodelor și a unui tranzistor. Prima dată când l-am asamblat pe o placă și l-am testat, totul a funcționat cu o jumătate de tură. Mai târziu, am răspândit deja o mică placă de circuit imprimat și totul părea mai îngrijit =) Ei bine, acum să aruncăm o privire la circuitul în sine!

Circuitul controlerului PWM

Din acesta vedem că acesta este un generator obișnuit cu un regulator de ciclu de lucru asamblat conform schemei din fișa de date. Schimbăm acest ciclu de lucru cu rezistența R1, rezistența R2 servește ca protecție împotriva scurtcircuitului, deoarece a patra ieșire a microcircuitului este conectată la masă prin cheia internă a temporizatorului și la poziția extremă a lui R1 se va închide pur și simplu. R3 este un rezistor de tragere. C2 este condensatorul de setare a frecvenței. Tranzistorul IRFZ44N este un mosfet cu canale N. D3 este o diodă de protecție care previne defectarea dispozitivului de câmp atunci când sarcina este întreruptă. Acum puțin despre ciclul de funcționare al impulsurilor. Ciclul de lucru al impulsului este raportul dintre perioada de repetiție (repetiție) și durata pulsului, adică după o anumită perioadă de timp va avea loc o tranziție de la (în general) plus la minus, sau mai degrabă de la o unitate logică la o zero logic. Deci, acest interval de timp dintre impulsuri este același ciclu de lucru.


Ciclu de funcționare în poziția de mijloc R1

Ciclu de funcționare la poziția extremă din stânga R1


Ciclu de funcționare în poziția extremă dreaptă R

Mai jos voi oferi plăci de circuite imprimate cu și fără locația pieselor


Acum puțin despre detalii și aspectul lor. Microcircuitul în sine este realizat într-un pachet DIP-8, condensatori ceramici de dimensiuni mici, rezistențe de 0,125-0,25 wați. Diodele sunt redresoare convenționale pentru 1A (cel mai accesibil este 1N4007, sunt peste tot în vrac). De asemenea, microcircuitul poate fi instalat pe priză, dacă pe viitor vrei să-l folosești în alte proiecte și să nu-l dezlipești din nou. Mai jos sunt poze cu detalii.



Circuitul clasic al unui modul de control al lățimii impulsului pentru o sarcină de 12 volți, circuitul este asamblat pe baza unui temporizator 555 și a unui tranzistor cu efect de câmp.

Pentru o mașină de birou mică cu putere de 12 V pe care am cumpărat-o recent de pe Ali, aveam nevoie de un modul de control al vitezei motorului. În general, am decis să-mi fac propria schemă, deoarece nu am vrut să comand din nou acest bloc, ar fi gata de luat înainte și ar fi costisitor.

Circuit controler PWM 12V


Reflectând, am ajuns la concluzia că avem nevoie de un circuit pentru regulatorul de turație a motorului curent continuu ca controler PWM. Poate face mult mai mult decât schimbarea turației motorului. Acest circuit are o ieșire de 12 volți cu diferite cicluri de funcționare și poate fi utilizat în multe alte scopuri:
  • regulator de viteză a motorului;
  • Dimmer pentru iluminare din spate cu LED;
  • Regulator de căldură pentru fir încălzit;
  • Regulator de tensiune pentru decaparea electrolitică etc.

Toate piesele pot fi cumpărate pentru un ban sau lipite de la plăci de piese vechi. Următoarea este o listă de componente radio pentru asamblarea circuitului:

Piese regulatoare

  • 1 x 0.01uF condensator ceramic
  • 1 x 0.1uF condensator ceramic
  • 2 x diode redresoare 1N4001
  • 1 x 1N4004 diodă redresoare
  • 1 x IRF530 100V 14A FET
  • 1 x rezistor de 100 ohmi
  • 1 x 1 kΩ rezistor
  • 1 x cronometru NE555
  • 1 x conector M/S cu 8 pini
  • 1 x potențiometru de 100 kΩ
  • 1 x 70 x 100 PP cu o singură față


Această imagine arată o placă de circuit imprimat pentru asamblarea unui regulator PWM, dar nu ezitați să vă proiectați propria. Când lipiți, acordați atenție locației temporizatorului 555. Toate celelalte detalii sunt destul de clare.


Pe placă sunt 3 jumperi: de la GND la C1, de la pinul 7555 la D1 și GND la IRF530.


De asemenea, pe placă există un orificiu traversant pentru tranzistorul IRF530 - acesta este pentru radiatorul.


La conectarea motorului, sensul de rotație al motorului trebuie verificat înainte de a trece la asamblarea finală, deși motorul electric va funcționa corect în orice direcție. Ei bine, acesta este întregul design, testat și funcționează 100% - mult succes în a-l asambla singur!

Este convenabil să reglați tensiunea de alimentare a consumatorilor puternici folosind regulatoare de modulare a lățimii impulsului. Avantajul unor astfel de regulatoare este că tranzistorul de ieșire funcționează într-un mod cheie, ceea ce înseamnă că are două stări - deschis sau închis. Se știe că cea mai mare încălzire a tranzistorului are loc în stare pe jumătate deschisă, ceea ce duce la necesitatea instalării acestuia pe un radiator mare și salvarea acestuia de la supraîncălzire.

eu propun un circuit simplu Controler PWM. Dispozitivul este alimentat de o sursă de tensiune de 12V DC. Cu exemplul specificat al tranzistorului, acesta poate rezista la curent de până la 10A.

Luați în considerare funcționarea dispozitivului: pe tranzistoarele VT1 și VT2, este asamblat un multivibrator cu ciclu de lucru reglabil cu impulsuri. Rata de repetare a pulsului este de aproximativ 7 kHz. De la colectorul tranzistorului VT2, impulsurile sunt alimentate la tranzistorul cheie VT3, care controlează sarcina. Ciclul de lucru este reglat de un rezistor variabil R4. Cu poziția din stânga a cursorului acestui rezistor, vezi diagrama de sus, impulsurile la ieșirea dispozitivului sunt înguste, ceea ce indică puterea minimă de ieșire a regulatorului. În poziția extremă dreaptă, vezi diagrama de jos, pulsurile sunt largi, regulatorul funcționează la putere maximă.


Diagrama de funcționare PWM în CT1

Cu acest regulator, puteți controla lămpile incandescente de uz casnic de 12 V, un motor de curent continuu cu o carcasă izolată. În cazul utilizării regulatorului într-o mașină, unde minusul este conectat la carcasă, conexiunea trebuie făcută printr-un tranzistor p-n-p, așa cum se arată în figură.
Detalii: Aproape orice tranzistoare de joasă frecvență poate funcționa în generator, de exemplu, KT315, KT3102. Tranzistor cheie IRF3205, IRF9530. tranzistor PNP P210 va fi înlocuit cu KT825, în timp ce sarcina poate fi conectată la un curent de până la 20A!

Și în concluzie, trebuie spus că acest regulator funcționează în mașina mea cu motor de încălzire interioară de mai bine de doi ani.

Lista elementelor radio

Desemnare Tip de Denumirea Cantitate NotăScorBlocnotesul meu
VT1, VT2 tranzistor bipolar

KTC3198

2 La blocnotes
VT3 Tranzistor cu efect de câmpN302AP1 La blocnotes
C1 condensator electrolitic220uF 16V1 La blocnotes
C2, C3 Condensator4700 pF2 La blocnotes
R1, R6 Rezistor

4,7 kOhm

2 La blocnotes
R2 Rezistor

2,2 kOhmi

1 La blocnotes
R3 Rezistor

27 kOhm

1 La blocnotes
R4 Rezistor variabil150 kOhm1 La blocnotes
R5 Rezistor

O altă recenzie pe tema tot felul de lucruri pentru produsele de casă. De data aceasta voi vorbi despre regulatorul digital de viteză. Lucrul este interesant în felul lui, dar mi-am dorit mai mult.
Pentru cei interesați, citiți mai departe :)

Având în gospodărie niște dispozitive de joasă tensiune precum o râșniță mică etc. Am vrut să le sporesc puțin aspectul funcțional și estetic. Adevărat, acest lucru nu a funcționat, deși încă sper să-mi ating scopul, poate altă dată, vă voi spune despre lucrul în sine astăzi.
Producătorul acestui regulator este Maitech, sau mai bine zis, acest nume se găsește adesea pe tot felul de eșarfe și blocuri pentru produse de casă, deși din anumite motive nu am dat peste site-ul acestei companii.

Din cauza faptului că nu am ajuns să fac ceea ce mi-am dorit, review-ul va fi mai scurt decât de obicei, dar voi începe, ca întotdeauna, cu modul în care este vândut și trimis.
Plicul conținea o geantă obișnuită cu fermoar.

Kitul include doar un regulator cu o rezistență variabilă și un buton, nu există ambalaj dur și instrucțiuni, dar totul a ajuns intact și fără deteriorare.

Pe spate există un autocolant care înlocuiește instrucțiunile. În principiu, nu este nevoie de mai mult pentru un astfel de dispozitiv.
Gama de tensiune de funcționare este de 6-30 volți, iar curentul maxim este de 8 amperi.

Aspectul este destul de bun, „sticlă” închisă, plastic gri închis al carcasei, în starea oprită pare în general neagră. De aspect oprit, nimic de reproșat. Pe față a fost lipit o folie de transport.
Dimensiunile de instalare ale dispozitivului:
Lungime 72 mm (deschidere minimă a carcasei 75 mm), lățime 40 mm, adâncime excluzând panoul frontal 23 mm (cu panou frontal 24 mm).
Dimensiuni panou frontal:
Lungime 42,5, latime 80 mm

Un rezistor variabil vine cu un mâner, mânerul este, desigur, dur, dar se va folosi pentru utilizare.
Rezistența rezistorului este de 100KΩ, dependența de reglare este liniară.
După cum sa dovedit mai târziu, rezistența de 100KΩ dă o eroare. Atunci când este alimentat de la o unitate de alimentare cu impulsuri, este imposibil să setați citiri stabile, interferența asupra firelor la rezistorul variabil afectează, din cauza căreia citirile sar +\- 2 caractere, dar ar fi bine să săriți, împreună cu asta, turația motorului sare.
Rezistența rezistorului este mare, curentul este mic și firele colectează tot zgomotul din jur.
Când este alimentat de o sursă de alimentare liniară, această problemă este complet absentă.
Lungimea firelor la rezistor și la buton este de aproximativ 180 mm.

Button, ei bine, nu e nimic special. Contacte normal deschise, diametru de montare 16 mm, lungime 24 mm, fără iluminare.
Butonul oprește motorul.
Acestea. când este aplicată puterea, indicatorul se aprinde, motorul pornește, apăsarea butonului îl oprește, a doua apăsare îl pornește din nou.
Când motorul este oprit, nici indicatorul nu se aprinde.

Sub capac este placa dispozitivului.
Contactele de alimentare și de conectare la motor sunt scoase la bornele.
Contactele pozitive ale conectorului sunt conectate împreună, întrerupătorul de alimentare comută firul negativ al motorului.
Conexiunea rezistenței variabile și a butonului este detașabilă.
Totul pare îngrijit. Cablajele condensatorului sunt cam strâmbe, dar cred că acest lucru poate fi iertat :)

Voi ascunde mai departe dezasamblarea sub spoiler.

Mai mult

Indicatorul este destul de mare, înălțimea cifrei este de 14 mm.
Dimensiunile placii sunt 69x37mm.

Placa este asamblată îngrijit, există urme de flux lângă contactele indicatorului, dar în general placa este curată.
Placa contine: o dioda de protectie inversa polaritatii, un stabilizator de 5 volti, un microcontroler, un condensator de 470 microfarad 35 volti, elemente de putere sub un radiator mic.
Sunt vizibile și locuri pentru instalarea conectorilor suplimentari, scopul lor nu este clar.

Am schițat o mică diagramă bloc, doar pentru o înțelegere aproximativă a ce și cum este comutată și cum este conectată. Rezistorul variabil este pornit cu un picior la 5 volți, al doilea la pământ. Prin urmare, poate fi înlocuit în siguranță cu o denumire mai mică. În diagramă nu există conexiuni la conectorul nesudat.

Dispozitivul folosește un microcontroler produs de STMicroelectronics.
Din câte știu, acest microcontroler este folosit într-un număr destul de mare diferite dispozitive precum ampermetrele.

Stabilizatorul de putere, când funcționează la tensiunea maximă de intrare, se încălzește, dar nu foarte mult.

O parte din căldura de la elementele de putere este îndepărtată în poligoanele de cupru ale plăcii, în stânga puteți vedea un număr mare de tranziții de la o parte la cealaltă a plăcii, ceea ce ajută la eliminarea căldurii.
De asemenea, căldura este îndepărtată cu ajutorul unui calorifer mic, care este presat de elementele de putere de sus. Această amplasare a radiatorului mi se pare puțin îndoielnică, deoarece căldura este îndepărtată prin carcasa de plastic și un astfel de radiator nu ajută prea mult.
Nu exista pasta intre elementele de putere si calorifer, recomand sa scoateti caloriferul si sa-l ungeti cu pasta, macar putin dar va fi mai bine.

În secțiunea de putere se folosește un tranzistor, rezistența canalului este de 3,3 mOhm, curentul maxim este de 161 de amperi, dar tensiunea maximă este de doar 30 de volți, așa că aș recomanda limitarea intrării la 25-27 volți. Când funcționează la curenți aproape maximi, există o ușoară încălzire.
În apropiere este, de asemenea, amplasată o diodă, care atenuează supratensiunile de curent de la auto-inducția motorului.
Aici se folosesc 10 amperi, 45 volți. Nu există întrebări despre diodă.


Prima includere. S-a întâmplat că am efectuat testele chiar înainte de a le scoate folie protectoare, pentru că în aceste fotografii este încă acolo.
Indicatorul este contrastant, moderat luminos, citește perfect.

La început am decis să încerc încărcături mici și am primit prima dezamăgire.
Nu, nu am nicio reclamație despre producător și magazin, doar am sperat ca un astfel de dispozitiv relativ scump să aibă stabilizarea turației motorului.
Din păcate, acesta este doar un PWM reglabil, indicatorul afișează % umplere de la 0 la 100%.
Regulatorul nici nu a observat motorul mic, în ziua în care este un curent de sarcină complet ridicol :)

Cititorii atenți trebuie să fi acordat atenție secțiunii transversale a firelor cu care am conectat puterea la regulator.
Da, atunci am decis să abordez problema mai global și să conectez un motor mai puternic.
Desigur, este vizibil mai puternic decât regulatorul, dar la relanti curentul său este de aproximativ 5 amperi, ceea ce a făcut posibilă verificarea regulatorului în moduri mai aproape de maxim.
Regulatorul s-a comportat perfect, apropo, am uitat să spun că atunci când este pornit, regulatorul crește ușor umplerea PWM de la zero la valoarea setată, asigurând o accelerație lină, în timp ce indicatorul arată imediat valoarea setată și nu ca pe frecvență. unități, unde este afișat curentul real.
Regulatorul nu a eșuat, s-a încălzit puțin, dar nu critic.

Deoarece regulatorul este pulsat, am decis, doar de dragul interesului, să mă uit cu un osciloscop și să văd ce se întâmplă la poarta tranzistorului de putere în diferite moduri.
Frecvența PWM este de aproximativ 15 kHz și nu se modifică în timpul funcționării. Motorul pornește la aproximativ 10% umplere.



Inițial, am plănuit să pun regulatorul în vechea mea sursă de alimentare (mai degrabă veche) pentru scule electrice mici (mai multe despre asta altădată). teoretic ar fi trebuit să devină în locul panoului frontal, iar regulatorul de viteză ar fi trebuit amplasat pe spate, nu am plănuit să pun un buton (din fericire, la pornire, dispozitivul trece imediat în modul pornit) .
Trebuia să fie frumos și îngrijit.

Dar mă aștepta o nouă dezamăgire.
1. Deși indicatorul era puțin mai mic ca dimensiune decât inserția din panoul frontal, era mai rău că nu se potrivea în adâncime, sprijinindu-se pe suporturile pentru conectarea jumătăților carcasei.
și dacă plasticul carcasei indicatorului ar putea fi tăiat, atunci nu ar conta, deoarece placa de reglare a interferat în continuare.
2. Dar chiar dacă aș fi rezolvat prima întrebare, a fost o a doua problemă, am uitat complet cum mi-a fost făcută alimentarea cu energie. Cert este că regulatorul întrerupe alimentarea în minus și am un releu invers, care pornește și forțează motorul să se oprească și un circuit de control pentru toate acestea. Și odată cu modificarea lor, totul s-a dovedit a fi mult mai dificil :(

Dacă regulatorul ar fi cu stabilizare a vitezei, atunci aș fi încurcat și aș reface circuitul de control și invers, sau refacem regulatorul pentru comutare + putere. Și așa se poate și o voi reface, dar deja fără entuziasm și acum nu știu când.
Poate e cineva interesat, o fotografie cu interiorul alimentatorului meu, urma să fie acum vreo 13-15 ani, aproape tot timpul a funcționat fără probleme, odată ce a trebuit să schimb releul.

Rezumat.
pro
Aparatul este pe deplin operațional.
Aspect îngrijit.
Construcție de calitate
Setul include tot ce ai nevoie.

Minusuri.
Funcționare incorectă de la comutarea surselor de alimentare.
Tranzistor de putere fără marjă de tensiune
Cu o funcționalitate atât de modestă, prețul este prea mare (dar totul este relativ aici).

Opinia mea. Dacă închideți ochii la prețul dispozitivului, atunci în sine este destul de bun și arată îngrijit și funcționează bine. Da, există o problemă de imunitate la zgomot nu foarte bună, cred că nu este greu de rezolvat, dar este puțin frustrant. In plus, recomand sa nu depasiti tensiunea de intrare peste 25-27 Volti.
Mai frustrant este faptul că am căutat destul de multe opțiuni pentru tot felul de regulatoare gata făcute, dar nicăieri nu oferă o soluție cu stabilizare a vitezei. Poate cineva va întreba de ce fac asta. Voi explica cum o mașină de șlefuit cu stabilizare a căzut în mâini, este mult mai plăcut de lucru decât de obicei.

Asta e tot, sper ca a fost interesant :)

Produsul a fost furnizat pentru scrierea unei recenzii de către magazin. Revizuirea este publicată în conformitate cu clauza 18 din Regulile site-ului.

Plănuiesc să cumpăr +23 Adauga la favorite Mi-a placut recenzia +38 +64