Kservistorg.ru

Все о бытовой технике
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой ШИМ регулятор на таймере 555 и схема включения NE555

Простой ШИМ регулятор на таймере 555 и схема включения NE555

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%.

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

Схема ШИМа 0-100%
Вся электроника
Светодиоды

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

ШИМ

Будем надеяться что драйвера не отпаиваются от медных шин)

15 комментариев:

Прежде чем паять эту схему, хочу поинтересоваться: действительно работает, действительно 0%-100%?

Действительно работает. Правда есть один минус при использовании мощных светодиодов — даже при 1% ШИМ светодиоды начинают достаточно светиться (на казусе даже эту тему поднимали и писали софтовый шим специально для светодиодов на микроконтроллер).
0% есть, 100% — точно не помню, но возможно там 96%.
К сожалению видео работы нет, но устройством довольны.

Собрал вашу схему, однако 555 стала сильно греться . покумекав решил поставить на выход токоограничительный резистор на 100 Ом. После чего схема заработала, однако регулировка яркости такая же как и прямой схеме.
Я так понял, схема это результат моделирования, нет ли у вас рабочей схемы .

Если таймер греется — значит собрали что-то не правильно. На выходе полевик стоит? Перепроверьте все номиналы и схему. Это не только смоделированная схема, но и собранная в действительности, единственное — видео работы я снять не могу, так как устройство уже не у меня. В крайнем случае — посмотрите осциллографом что на выходе творится.

Помогите с терморегулятором кулера до 1А

С регулятором не помогу, так как не собирал. В интернетах есть целая куча схем — выбирайте и пробуйте.

Закиньте пожалуйста файл для протеус, а то я моделирую и не работает что-то?

Добавил в статью с небольшим дополнением. Я вот только не помню — на минимальном ШИМе тот импульс не воспринимается полевиком, или без резистора на 3-ей ноге его вообще нет.

там 3 и 7 ножки перепутаны на схеме

"Пришлось использовать таймер немножко "наоборот" — выход таймера используется для заряда/разряда конденсатора, а вывод разряда конденсатора использовать как выход."
Так-что там всё правильно. Если их поменять местами — минимальный ШИМ будет порядка 5%, а нам надо было 0.

DooMmen, доброго дня! Очень интересная статья. Не очень силен во всем этом деле пока и возник вот какой вопрос: у меня имеется подключена 5 метровая светодиодная лента (самая распространенная, 3528, 4.8 Вт/метр) — если использовать Вашу схемку для регулировки яркости — ничего изменять не нужно (ну кроме как убрать коннектор J1 — у меня одна целая лента)? 24 Вт нагрузки для нее нормально? Заранее спасибо ))

Читайте так же:
Регулировать пластиковые окна лучше

В схеме ничего менять не придется. Транзистор, который на схеме, рассчитан на достаточно большой ток, так-что — выдержит.

Записки программиста

В предыдущей заметке, посвященной электронике, мы познакомились с довольно простой интегральной схемой, счетчиком 4026. Чип, о котором речь пойдет в этом посте, существенно интереснее, как минимум, потому что он может выполнять не одну-единственную функцию, а сразу несколько. Более того, с его помощью мы наконец-то научимся не только мигать светодиодами, но и генерировать звуки. Название чипа — таймер 555.

Как работает таймер 555

Я видел разные объяснения того, как работает данная микросхема. Но лучшее, как мне кажется, приводится во всей той же книге Чарьза Платта. Платт предлагает представить, что внутри микросхемы как бы спрятан виртуальный переключатель:

Иллюстрация внутреннего устройства счетчика 555

Ножки 1 и 8 просто подключаются к питанию. Про ножку 5 (control) можно пока забыть, потому что она редко используется и обычно подключается к земле. Притом, через конденсатор небольшой емкости, чтобы предотвратить помехи. Зачем она на самом деле нужна, будет объяснено чуть позже.

Упомянутый переключатель изображен на картинке зеленым цветом. В исходном состоянии он подключает выходы 3 и 7 к земле. Когда напряжение на ножке 2 (trigger) падает до 1/3 напряжения питания, это замечает компаратор A (тоже виртуальный, понятное дело) и опускает переключатель вниз. В этом состоянии выход 3 становится подключен к плюсу, а выход 7 разомкнут. Когда напряжение на ножке 6 (threshold) вырастает до 2/3 напряжения питания, это замечает компаратор B и поднимает переключатель вверх. Собственно, ножка 5 (control) нужна для того, чтобы вместо 2/3 выбирать какое-то другое значение. Наконец, понизив напряжение на ножке 4 (reset), можно вернуть микросхему в исходное состояние.

Чтобы понять, почему же таймер 555 называется «таймером», рассмотрим три режима его работы.

Моностабильный режим (monostable mode)

Также иногда называется режимом одновибратора. Ниже изображена схема использования чипа в этом режиме:

Таймер 555 в моностабильном режиме

Заметьте, что, как это часто бывает, расположение ножек чипа на схеме не совпадает с их физическим расположением. На этой и следующих схемах не указано напряжение источника питания, так как его можно менять в некотором диапазоне. Лично я проверял работоспособность схем при напряжении от 3 до 6 В. На всех схемах есть конденсатор емкостью 100 мкФ, подключенный параллельно нагрузке. Как нам с вами уже известно, он играет роль сглаживающего фильтра. На двух схемах из трех ножка 5 (control) подключена к керамическому конденсатору на 100 нФ. Почему так сделано, уже было рассказано выше. Это что общего у всех схем. Теперь поговорим о различиях.

Fun fact! Согласно спецификации, таймер 555 не рассчитан на работу при напряжении менее 4.5 В. Однако на практике он не так уж плохо работает и при напряжении 3 В.

Итак, что здесь происходит. В исходном состоянии светодиод не горит. При нажатии на кнопку, подключенную к ножке 2 (trigger), светодиод загорается примерно на 2.5 секунды, а затем гаснет. Если в то время, когда светодиод горит, нажать на кнопку, подключенную к ножке 4 (reset), светодиод тут же погаснет, до истечения времени.

Читайте так же:
Как плотно закрыть окно регулировка

Как это работает? Обратите внимание на правую часть схемы. В начальный момент времени вывод 7 подключен к минусу, поэтому ток идет через резистор прямо на него, не доходя до конденсатора внизу схемы. Вывод 3 (out) также подключен к минусу, поэтому ток через светодиод не идет и, соответственно, он не горит. При нажатии на копку, подключенную к выводу 2 (trigger), вывод 7 начинает ни к чему не вести, а вывод 3 подключается к плюсу. В итоге ток идет на светодиод и он зажигается. Кроме того, начинает заряжаться конденсатор внизу схемы. Когда конденсатор достигает 2/3 напряжения питания, таймер видит это через вывод 6 (threshold) и возвращает чип в исходное состояние. В итоге светодиод гаснет, а конденсатор полностью разряжается. Пользователь может преждевременно вернуть чип в исходное состояние, нажав вторую кнопку.

Время, в течение которого светодиод горит, можно регулировать при помощи емкости конденсатора и сопротивления резистора по следующей формуле:

Здесь R — сопротивление резистора в омах, C — емкость конденсатора в фарадах, а T — время горения светодиода в секундах. Учтите однако, что на практике характеристики всех элементов определяются с некоторой погрешностью. Для резисторов, например, она типично составляет либо 5% (золотая полоска), либо 10% (серебряная полоска).

Автоколебательный режим (astable mode)

Таймер 555 в автоколебательном режиме

Что здесь происходит? Светодиод просто мигает с частотой около 3-х раз в секунду. Никаких кнопок или иного интерактива не предусмотрено.

Как это работает. Благодаря тому, что изначально вывод 7 (discharge) подает низкое напряжение и подключен к выводу 2 (trigger) через резистор сопротивлением 10 кОм, чип тут же переключается в свое «нижнее» состояние. Светодиод загорается, а конденсатор внизу схемы начинает заряжаться через два резистора справа. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 полного напряжения, чип видит это через вывод 6 (threshold) и переключается в «верхнее» состояние. Конденсатор начинает разряжаться через вывод 7 (discharge), но делает это медленнее, чем в предыдущей схеме, так как на сей раз он разряжается через резистор сопротивлением 10 кОм. Когда напряжение на конденсаторе падает до 1/3 полного напряжения, чип видит это через вывод 2 (trigger). В результате он снова переходит в «нижнее» состояние и процесс повторяется.

То, как будет мигать светодиод, можно определить по формулам:

Здесь F — частота миганий в герцах, H — время в секундах, в течение которого светодиод горит, а L — время в секундах, в течение которого светодиод не горит. Интересно, что параллельно с резистором R2 можно подключить диод, тем самым заставив конденсатор заряжаться только через R1, а разряжаться, как и раньше, через R2. Таким образом, можно добиться полной независимости времени H от времени L и наоборот.

Fun fact! Подключив в этой схеме вместо светодиода динамик или пьезо-пищалку, а также выбрав C равным 100 нФ или 47 нФ, можно насладиться звуком с частотой 687 Гц или 1462 Гц соответственно. На самом деле, это далеко не чистый звук определенной частоты, так как чип 555 генерирует прямоугольный сигнал, а для чистого звука нужна синусоида. Почувствовать разницу между прямоугольным и синусоидальным сигналом проще всего в Audacity, сказав Generate → Tone. Заметьте, что можно регулировать R2, а следовательно и частоту звука, заменив соответствующий резистор на потенциометр. Кроме того, резистор, подключенный последовательно с динамиком или пьезо-пищалкой, можно также заменить на потенциометр и регулировать с его помощью громкость. Наконец, к выводу 5 (control) вместо конденсатора также можно подключить потенциометр и с его помощью более тонко подогнать частоту сигнала.

Читайте так же:
Как регулировать отопление в квартире новостройке

Бистабильный режим (bistable mode)

И, наконец, схема бистабильного режима:

Таймер 555 в бистабильном режиме

Что происходит. Изначально светодиод не горит. При нажатии на кнопку, подключенную к ножке 2 (trigger) он загорается и горит бесконечно долго. При нажатии на другую кнопку, подключенную к ножке 4 (reset), светодиод гаснет. То есть, получилось что-то вроде кнопок «включить» и «выключить».

Как это работает. Режим похож на моностабильный (первый рассмотренный), только нет никакого конденсатора, который мог бы вернуть чип из «нижнего» состояния обратно в «верхний». Вместо этого вывод 6 (threshold) подключен напрямую к земле, а выводы 5 (control) и 7 (discharge) вообще ни к чему не подключены. В данном случае это нормально, так как подача любого сигнала на эти выводы все равно будет игнорироваться. В общем и целом, это тот же моностабильный режим, только чип не меняет свое состояние автоматически. Изменить состояние может только пользователь, явно подав низкое напряжение на вывод 2 (trigger) или 4 (reset).

Заключение

Согласитесь, это было не так уж и сложно! На следующем фото изображены все описанные выше режимы, собранные на макетной плате:

Режимы использования таймера 555

Слева направо — моностабильный, автоколебательный и бистабильный режимы. Вариант, где автоколебательный режим используется с динамиком и двумя потенциометрами, выглядит куда более впечатляюще, но менее наглядно, поэтому здесь я его не привожу.

Исходники приведенных выше схем, созданных в gschem, вы найдете здесь. Кое-какие дополнительные сведения можно найти в статье 555 timer IC на Википедии, а также далее по ссылкам.

Как всегда, буду рад вашим вопросам и дополнениям. А часто ли вам приходится использовать таймер 555?

Принцип шим-регулятора

Работа ШИМ регулятора сложностью не отличается. ШИМ-регулятор — устройство, выполняющее такую же функцию, что и традиционный линейный регулятор мощности (то есть, меняет напряжение или ток за счёт силового транзистора, рассеивающего значительную мощность на себе). Но ШИМ-регулятор отличается намного большим КПД. Достигается это благодаря тому, что управляющий силовой транзистор функционирует в ключевом режиме (либо включен, тогда пропускает большой ток, но мало падение напряжения, либо выключен — ток не проходит). В результате на таких силовых транзисторах мощность практически не рассеивается и энергия впустую не тратится.

После силового транзистора напряжение выходит как прямоугольные импульсы с изменяющейся скважностью в зависимости от необходимой мощности. Но сигнал нужно демодулировать (то есть, выделить среднее напряжение). Этот процесс происходит или в самой нагрузке (когда она индуктивного характера) или если между нагрузкой и силовым каскадом располагают фильтр нижних частот.

Читайте так же:
Регулировка арматуры кнопочных унитазов

Пример использования шим регулятора

Самый простой пример использования регулятора напряжения ШИМ — ШИМ микросхема NE555, с которой знаком каждый радио-любитель. Благодаря ее универсальности можно конструировать самые разнообразные детали: от простейшего одновибратора импульсов с 2 в обвязке до модулятора, состоящего из большого числа компонентов. ШИМ регулятор напряжения имеет широкую область применения — это схемы регулировки яркости светодиодов и лент, а также регулировка скорости вращения движков.

clabacchio

Первая схема — это нестабильная конфигурация, описанная в техническом описании: это моностабильный мультивибратор, который срабатывает сам по себе.

  • Когда выходной сигнал низкий, C заряжается через R1 и R2, пока не достигнет порогового напряжения (2/3 Vcc);
  • затем значение OUT становится высоким, DIS включается, и конденсатор начинает разряжаться через R2 в DIS, пока он не упадет ниже напряжения срабатывания (1/3 Vcc); затем OUT понижается и начинается снова.

Обратите внимание, что рабочий цикл ограничен до 1/2.

Преимущество двух других схем заключается в том, что коэффициент заполнения может составлять от почти 0 до почти 100%, что делает их более подходящими для целей ШИМ.

Вторая схема очень уродливая, но в основном вы меняете коэффициент заполнения, изменяя соотношение сопротивлений, которые заряжают и разряжают конденсатор C1, поворачивая потенциометр R1.

По какой-то причине заряд и разряд С1 управляются выходом Q, а реальный выход — через вывод DIS. Плохая вещь в этом состоит в том, что выход через вывод DIS является открытым коллектором, поэтому он будет сильно подавлен выводом Dis, но затянут только резистором 10 кОм.

Обратите внимание, что если вы полностью включите его в одну из шин, вы в основном заряжаете / разряжаете конденсатор через диод и выходной каскад 555. Это не совсем хорошая идея.

Третий основан на той же концепции, но на выход OUT подается резистор, чтобы избежать вышеупомянутой проблемы, и вывод Vout используется правильно.

Если вам нужен элемент управления ШИМ, я бы посоветовал взглянуть на таблицу , где вы можете найти хороший ШИМ-модулятор:

введите описание изображения здесь

Андрей

clabacchio ♦

Келин Colclasure

clabacchio ♦

Микросхема 555 — применение таймера в схемах

Как работает микросхема 555

Прежде чем мы рассмотрим схемы, давайте взглянем на основную анатомию таймера. Микросхема 555 состоит из двух компараторов, которые имеют общий делитель напряжения. Напряжение, полученное с делителя, устанавливает две точки отсчета.

Низкое напряжение, равное 1/3 напряжения питания, подается на компаратор 2 и устанавливает напряжение включения, которое составляет менее 1/3 питающего напряжения. Компаратор 1 смещен на 2/3 относительно напряжения питания и будет реагировать только на сигнал, превышающий этот уровень. Это позволяет микросхеме 555 работать как оконный детектор.

Микросхема 555-03

В этой статье мы представили несколько простых и интересных схемных проектов, с помощью которых вы можете самостоятельно собрать интересующее вас устройство.

Читайте так же:
Импульсный блок питания схема tl494 регулировка напряжения

Простые устройства таймера 555

Существует множество применений таймеров 555. Здесь в качестве примера мы обсудим таймеры 555, используемые в регуляторах яркости лампы, регуляторе скорости стеклоочистителя, переключателе таймера, генераторе 555 с переменной скважностью и фиксированной частоте и так далее.

1.NE555 Astable

В этом примере NE555 настроен в нестабильном (бистабильном) режиме, поскольку вывод 3 ИС представляет собой связанный MOSFET или (если вы хотите, это также может быть силовой транзистор, который соответствует контактам MOSFET), вы можете подключить большую нагрузку например, двигатели постоянного тока и выполнять регулировку интенсивности вращения с помощью потенциометра.

Микросхема 555-1

2. Диммер лампы с использованием NE555

Эта схема представляет собой простое устройство диммера лампы с использованием микросхемы таймера NE555. Метод ШИМ используется для управления яркостью лампы. Такой прибор очень энергоэффективен и дешев по сравнению с линейными схемами управления мощностью.

В ШИМ-методе нагрузка приводится в движение с помощью высокочастотной прямоугольной волны, и рабочий цикл этой прямоугольной волны изменяется для управления мощностью, подаваемой на нагрузку. При испытаниях в лаборатории эффективность этой схемы составила 95,5%. Эту же схему можно использовать для управления скоростью двигателей постоянного тока.

Микросхема 555-2

3. Контроль скорости стеклоочистителя с помощью NE555

Эта схема служит для простой регулировке скорости автомобильного дворника. Скорость автомобильного стеклоочистителя можно регулировать с помощью потенциометра, включенного в эту схему. Прибор работает от 12v постоянного тока и может быть подключен к любому автомобилю, работающему от электросети 12v. С небольшими изменениями эта же схема может работать и с системами 24v.

Контроль скорости стеклоочистителя

4. Таймер с использованием 555 и реле

Простая схема, которая питает светодиодную ленту при нажатии переключателя мгновенного действия, а затем автоматически отключает ее через XX секунд. Есть потенциометр для регулировки длительности задержки, если вам нужно, чтобы свет был включен как минимум на 30 секунд. Вы можете изменить номиналы конденсатора C1 и резистора R1 на то, что вам нужно. Конденсатор 100 мкФ и потенциометр 500 кОм должны давать регулируемую задержку от 0 до 55 секунд.

Таймер и реле

5. Переменный рабочий цикл фиксированной частоты генератора 555

Генератор с переменной скважностью с фиксированной частотой на основе таймера 555 и использующий двухтактный выход для управления синхронизацией RC через двух направляющих диода, потенциометр и последовательный резистор, чтобы ограничить минимальный рабочий цикл до чего-то разумного на уровне около 9%/91%.

цикл фиксированной частоты генератора

Существует три режима вывода с таймером 555 – моностабильный, бистабильный и нестабильный. Каждый режим имеет свои характеристики и будет определять, как таймер 555 выводит ток. Если вам нужно получить больше информации по различным схемам устройств собранных на основе микросхемы 555, то вот здесь вы найдете более чем 80 различных электронных схем, которые вы можете построить.

Электронные самоделки на таймере 555. Что можно сделать на этой микросхеме.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector