Шим на ne555 схема: ШИМ регулятор на таймере NE555

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)

Генерация волны с широтно-импульсной модуляцией ШИМ с использованием микросхемы таймера 555

15 мая 15 мая 2013 г.

Маной Шеной 555 Схемы, электроника
555
2 Комментарии

Содержание

• 1 Принципиальная схема
• 2 Рабочая
• 3 Конструкция

В таких приложениях, как управление скоростью двигателя, управление яркостью светодиодов, мы можем захотеть изменить подаваемое на них напряжение. Чаще всего для этого используется переменный резистор. Основной проблемой этого управления является рассеивание мощности на переменном резисторе. Этой проблемы можно избежать, используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). В этом методе среднее напряжение, подаваемое на нагрузку, регулируется путем изменения рабочего цикла прямоугольной волны. Здесь я собираюсь обсудить один из простых способов генерации ШИМ с помощью микросхемы таймера 555. Основная идея заключается в изменении входного сигнала, подаваемого на управляющий вывод микросхемы.

ШИМ с использованием таймера 555 — принципиальная схема

. Как видите, микросхема 555 подключена в моностабильном режиме работы. Пожалуйста, прочитайте статью Моностабильный мультивибратор с использованием таймера 555 для более подробной информации. В этом режиме выход НИЗКИЙ (0 В), когда нет запуска, когда он запускается через 2-й контакт, выход становится ВЫСОКИМ (Vcc) на некоторое время. Этот период времени определяется выражением T=1. 11 RC ( R=R2 ; C=C2 на схеме). Триггер применяется через схему дифференциатора для создания острых импульсов. Резистор дифференциатора подключен к Vcc для генерации отрицательных триггерных импульсов, а диод предотвращает положительные выбросы. И теперь этот выход модулируется с помощью входного напряжения, подаваемого на управляющий вывод микросхемы. Таким образом, всякий раз, когда импульсы триггерного контакта становятся низкими, выход IC переключается на высокий уровень, и в результате разрядный транзистор (внутренний по отношению к 555 IC, подключенному к 7-му контакту) отключается. Таким образом, C2 заряжается через R2. Этот конденсатор продолжает заряжаться до тех пор, пока напряжение не станет выше входного управляющего напряжения, при котором ИС меняет свое состояние. Теперь на выходе низкий уровень, что активирует разрядный транзистор, тем самым разряжая конденсатор C2. Следовательно, ширина выходного импульса определяется управляющим напряжением. Этот процесс продолжается, и мы получаем непрерывный поток импульсов, который можно использовать для управления двигателем, управления светодиодами, передачи сервосигналов для приложений дистанционного управления и т. д.

Выходные сигналы показаны ниже:

ШИМ с использованием таймера 555 — выходной сигнал

I. Цепь дифференциала:

• RC << 0,0016 T

T= Период времени

Примечание. Убедитесь, что значение R в 10 раз превышает сопротивление генератора сигналов, чтобы избежать эффекта нагрузки.

II. Моностабильная схема

• T = 1. 11 R *C

Автор

Маной Шеной

Я учусь на английском, изучаю электронику и связь в качестве основного предмета в Ченганурском колледже. Меня интересует электроника, и мне интересно узнать о новых технологиях… люблю читать, смотреть фильмы и заниматься серфингом..

---

Генерация-ШИМ-использования-таймера-555-IC | Мини проекты | Учебник по электронике |

Аннотация

-PWM (широтно-импульсная модуляция) является одной из модуляций
методы, в которых ширина несущей волны изменяется в зависимости от
амплитуда сигнала сообщения. В этой методике пульс
используется в качестве несущего сигнала, а сигнал сообщения может быть любым аналоговым
сигнал. Следовательно, поскольку ширина изменяется, ее можно использовать для управления
мощность, подаваемая на устройства. Таким образом, основное применение ШИМ
заключается в контроле мощности, подаваемой на электрические приборы, такие как
моторы.

В этом проекте представлена ​​одна из техник генерации Pulse
Широтная модуляция с использованием IC 555. IC 555 является универсальным
интегральная схема, которая используется во многих приложениях как функция
генератор, таймеры, операционные усилители.

ВВЕДЕНИЕ:

PWM также называется PDM (модуляция длительности импульса) из-за ширины
или длительность импульса меняется. Передний край импульса
фиксируется, а задняя кромка подвижна. В этом документе ШИМ
реализован с использованием микросхемы таймера 555 с использованием ngspice.

РАБОТА ЦЕПИ:

Схема, показанная ниже на рисунке, использует синусоиду частоты 200 Гц как
входной сигнал сообщения и производит ШИМ-выход. 555 таймер используется в
режим моностабильного вибратора. В этой схеме мы задали синусоиду в качестве
управляющий сигнал таймера 555. Импульсный сигнал несущей используется для
запустить выход таймера 555. Рабочий цикл выхода
зависит от порогового уровня, который, в свою очередь, зависит от управляющего сигнала
то есть сигнал сообщения. Таким образом, ширина выходного сигнала зависит от
амплитуда сигнала входного сообщения, который является сигналом PWM.

РЕАЛИЗАЦИЯ СХЕМЫ:

Схема реализована с использованием различных программ.

НГСПАЙС:

IC 555 недоступен как встроенная модель в ngspice. Итак, для
генерации ШИМ с использованием IC 555, эта IC должна быть смоделирована в
ngspice с использованием компараторов, резисторов и триггера SR.

Для создания компаратора нам потребуется операционный усилитель
который состоит из резисторов, конденсатора и зависимых источников.

Для создания SR-триггера мы использовали несколько основных вентилей, таких как
инвертор, два входных логического элемента, три входных логического элемента, которые снова
смоделировано с помощью команды subckt NGSPICE.

В схеме выход компаратора должен быть отдан на SR
триггер, который принимает либо 0 В, либо 5 В, тогда как выход
компаратор находится в диапазоне от -5В до +5В. Итак, чтобы сделать вывод переключаемым
между 0 В и 5 В мы ввели вентиль «И», один вход которого дан
к Vcc, а другой вход является выходом компаратора.

Выход вентиля и используется как новый выход компаратора.

МУЛЬТИСИМ:

Это инструмент моделирования, используемый для моделирования аналоговых и цифровых
схемы. IC 555 встроен в мультисим. Схема
реализуется с помощью схемы, показанной ниже. Входное сообщение
сигнал задается как синусоида с частотой 200 Гц, а входной сигнал несущей
представляет собой импульсный сигнал частотой 2 кГц. Выходное и входное сообщение
сигналы наблюдаются во встроенном CRO в мультисим.

СХЕМА ЛАБОРАТОРИИ:

Circuit Lab — онлайн-симулятор, похожий на Multisim.
результаты моделирования схемы наблюдаются в Circuit
лаборатория Эти симуляции помогают нам отлаживать схему и помогают в
запись списка соединений схемы в NGSPICE.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

ШИМ чем-то похож на частотную модуляцию. Его преимущества:

Интерференция шума меньше или минимальна.

Система умеренная по сложности реализации.

Он имеет умеренную энергоэффективность среди всех трех типов, таких как PAM,
ШИМ, ЧМН

Он поддерживает более высокую мощность.

НЕДОСТАТКИ:

Несмотря на то, что ШИМ имеет много преимуществ, он имеет следующие
недостатки.

Мгновенная мощность передатчика меняется.

Для системы требуются полупроводниковые устройства с малым оборотом.

Время включения и выключения. Таким образом, они очень дороги.

Высокие коммутационные потери из-за более высокой частоты ШИМ.

ПРИЛОЖЕНИЯ:

Широтно-импульсная модуляция имеет множество применений, в том числе очень
усложняет электрические схемы.

Он также находит свое применение в области робототехники для управления
скорости моторов.

В небольших приложениях его можно использовать для управления яркостью экрана.
Светодиоды за счет изменения скважности несущей импульса. Он также используется
в управлении углом серводвигателей, которые используются в
робототехника.

АББРЕВИАТУРЫ И АКРОНИМЫ:

ШИМ-импульсная широтно-импульсная модуляция PAM-импульсная амплитудная модуляция PPM-импульсная
Позиционная модуляция CRO-катодно-лучевой осциллограф PDM-длительность импульса
Модуляция

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА:

СПИСОК СОЕДИНЕНИЙ:

ШИМ

.include timer.cir

Р1 4 6 6,8К

Р2 1 5 10К

R3 3 0 25К

С1 6 0 0,1 и

V2 2 0 импульс (0 5 1n 1n 1n 0,5 м 1 м)

V1 1 0 sin(0 2 200 0 0 0)

ВСС 4 0 5В

x51 2 5 6 6 3 тим

.контроль

транс .01м 2м

бежать

сюжет v(1)

.endc

.конец

КОНТРОЛЬНАЯ СХЕМА IC 555:

IC 555 SUBCKT NETLIST:

ic555

.subckt тим 2 5 6 7 3

. include comp.cir

.include sr.cir

.модель bjt1 npn

Р1 8 5 5к

Р2 5 19 5к

Р3 19 1 5к

Вкк 8 0 5В

V1 1 0 0 В

xsr1 10 9 3 12 sr1

xc1 6 5 9 комп1

xc2 19 2 10 комп1

Q1 7 12 0 bjt1

.концы

ПОДЦЕПЬ КОМПАРАТОРА:

СПИСОК СОЕДИНЕНИЙ КОМПАРАТОРА SUBCKT:

СРАВНИТЕЛЬ

.subckt comp1 1 4 11

.include opamp2.cir

.include nandtwo.cir

.include inv.cir

.модель DZ1 D(Is=0,05u Rs=0,1 Bv=4,3 Ibv=0,05u)

.модель DZ2 D(Is=0,05u Rs=0,1 Bv=4,3 Ibv=0,05u)

Р1 2 3 1К

Р2 3 6 5К

XOP2 3 4 5 ОУ1

РЛИМ 5 6 1000

Д1 7 6 ДЗ1

Д2 7 0 ДЗ2

ВРЕФ 4 0 0 В

v3 8 0 5В

xn1 6 8 10 нан2

xi1 10 11 нет

VNOISE 2 1 SIN(0V 0VPEAK 2.5KHZ)

.концы

ПОДЦЕПЬ ОПЕРАТОРА:

СПИСОК СОЕДИНЕНИЙ OPAMP SUBCKT:

операционный усилитель

. subckt opamp1 1 2 6

.модель dz0 d(is=0,05u rs=0,1 bv=15 ibv=0,05u)

рин 1 2 10мэг

опять 3 0 1 2 100k

рп1	3 4 100к
cp1	4 0 0,0159 мкФ

буфер 5 0 4 0 1

маршрут 5 6 10

д1 4	7	дз0
d2 0	7	дз0
.концы

ДРУГИЕ МАЛЕНЬКИЕ ЦЕПИ:

ИНВЕРТОР:

*инвертор*

.