Výkonný PWM regulátor. Výkonný PWM regulátor PWM stabilizátor napätia pre 555

Nedávno bola potreba upraviť nabíjací prúd v nabíjačke a ako to v takýchto prípadoch má byť, trochu som pátral na internete a našiel som jednoduchú schémuPWM regulátor zapnutý časovač 555.

Tento regulátor PWM je vhodný na nastavenie:

Otáčky motora

jas LED

Úprava prúdu v nabíjačke

Obvod funguje perfektne v rozsahu do 16V bez úpravy. Tranzistor s efektom poľa sa pri záťaži do 7A prakticky nezohrieva, takže nepotrebuje radiátor.

Môžete použiť akékoľvek diódy, kondenzátory približne rovnakej hodnoty ako v diagrame. Odchýlky v rámci jedného rádu výrazne neovplyvňujú činnosť zariadenia. Pri 4,7 nanofaradoch nastavených napríklad v C1 klesne frekvencia na 18 kHz, no nie je takmer počuť.

Ak sa po zostavení obvodu kľúčový riadiaci tranzistor zahreje, pravdepodobne sa úplne neotvorí. To znamená, že na tranzistore je veľký úbytok napätia (je čiastočne otvorený) a preteká ním prúd. V dôsledku toho sa veľa energie rozptýli na vykurovanie. Je vhodné paralelne zaradiť obvod na výstupe s veľkými kondenzátormi, inak bude spievať a bude zle regulovaný. Aby ste sa vyhli pískaniu, zvoľte C1, pískanie často pochádza práve z neho.

Ak potrebujete plynulo nastaviť rýchlosť elektromotora alebo jas lampy, mali by ste sa zamerať na PWM riadenie. PWM je skratka pre dlhý a desivý názov „modulácia šírky impulzu“. Čo je toto hrozné meno, ľahko pochopíte neskôr z fotografií obrazovky osciloskopu, ale teraz sa pozrime na schému budúceho zariadenia (regulátora).

Schéma je klasická, asi nie je možné nájsť autora. V každom prípade mu ďakujeme za tieto spoľahlivé, časom overené obvody! Srdcom regulátora je generátor zostavený na zariadení známom pod tuctom mien. Na začiatok by ste si mali zobrať čip v DIP obale, jednoduchšie je spájkovať ho na doštičke (napríklad používame nepájkovú dosku).

Prvky zhromažďujeme podľa schémy. Ukázalo sa niečo takéto:

Teraz podrobnejšie o prvkoch obvodu:

Kondenzátor C1 je hlavným prvkom, ktorý nastavuje prevádzkovú frekvenciu nášho PWM regulátor. V tomto prípade sme nainštalovali kondenzátor s kapacitou 10nF alebo 0,001 μF (označený na puzdre číslom 102). V tomto prípade bude frekvencia generátora približne 35 kHz. Možno budete musieť znížiť prevádzkovú frekvenciu obvodu, aby ste to dosiahli, musíte ZVÝŠIŤ kapacitu kondenzátora C1.

Dióda D3 je potrebná na „resetovanie“ reverzných indukčných napäťových rázov, odkiaľ pochádzajú – zatiaľ na to nemyslite, na školský kurz fyziky si spomenieme neskôr... Hlavná vec, pozor – dióda musí byť Schottky!!! Jednoduchá usmerňovacia dióda (nie rýchla) nie je schopná kvalitne fungovať na takýchto frekvenciách a rýchlo odíde do iného sveta, do silicon valley.

Pokiaľ ide o tranzistor mosfet... Postačí akýkoľvek tranzistor, ktorý vyhovuje vašej aktuálnej hodnote. Nie je potrebné pokúšať sa inštalovať tranzistor s päťnásobnou prúdovou rezervou, majte na pamäti, že čím výkonnejší je mosfet, tým väčšia je kapacita jeho brány, a teda tým dlhšie trvá nabíjanie brány. Pri dlhom nabíjaní brány tranzistor pracuje v ťažkom prechodovom režime a začína spôsobovať globálne otepľovanie na Zemi, čo však rýchlo končí smrťou tranzistora. V tomto prípade je potrebné znížiť frekvenciu generátora zvýšením kapacity C1.

Obvod funguje s napájaním od 5 do 18 Voltov, pre vyššie napätia je potrebné znížiť napájacie napätie na čip časovača napríklad cez integrovaný obvod.

Časovač 555 je široko používaný v riadiacich zariadeniach, napríklad v PWM - regulátory otáčok pre jednosmerné motory.

Každý, kto niekedy použil akumulátorový skrutkovač, pravdepodobne počul zvnútra škrípajúci zvuk. Ide o pískanie vinutia motora pod vplyvom impulzného napätia generovaného systémom PWM.

Regulovať otáčky motora pripojeného k batérii iným spôsobom je jednoducho neslušné, hoci je to celkom možné. Napríklad jednoducho zapojte výkonný reostat do série s motorom alebo použite nastaviteľný lineárny regulátor napätia s veľkým radiátorom.

Variant regulátora PWM založený na časovači 555 je znázornený na obrázku 1.

Obvod je pomerne jednoduchý a je založený na multivibrátore, aj keď je prevedený na generátor impulzov s nastaviteľným pracovným cyklom, ktorý závisí od pomeru rýchlostí nabíjania a vybíjania kondenzátora C1.

Kondenzátor sa nabíja cez obvod: +12V, R1, D1, ľavá strana odporu P1, C1, GND. A kondenzátor sa vybíja pozdĺž obvodu: horná doska C1, pravá strana odporu P1, dióda D2, kolík 7 časovača, spodná doska C1. Otáčaním posúvača rezistora P1 môžete zmeniť pomer odporov jeho ľavej a pravej časti, a tým aj dobu nabíjania a vybíjania kondenzátora C1 a v dôsledku toho aj pracovný cyklus impulzov.

Obrázok 1. Obvod regulátora PWM na časovači 555

Táto schéma je taká populárna, že je už dostupná vo forme súpravy, ako je znázornené na nasledujúcich obrázkoch.

Obrázok 2. Schéma sústavy PWM regulátorov.

Sú tu zobrazené aj časové diagramy, ale bohužiaľ nie sú zobrazené hodnoty dielov. Možno ich vidieť na obrázku 1, a preto je tu zobrazený. Namiesto bipolárneho tranzistora TR1, bez zmeny obvodu, môžete použiť výkonný poľný efekt, ktorý zvýši výkon záťaže.

Mimochodom, v tomto diagrame sa objavil ďalší prvok - dióda D4. Jeho účelom je zabrániť vybitiu časovacieho kondenzátora C1 cez zdroj energie a záťaž - motor. Tým je zabezpečená stabilizácia frekvencie PWM.

Mimochodom, pomocou takýchto obvodov môžete ovládať nielen rýchlosť jednosmerného motora, ale aj jednoducho aktívnu záťaž - žiarovku alebo nejaký druh vykurovacieho telesa.

Obrázok 3. Doska plošných spojov súpravy PWM regulátora.

Ak si dáte trochu práce, je celkom možné to znova vytvoriť pomocou jedného z programov na kreslenie dosiek plošných spojov. Aj keď vzhľadom na malý počet dielov bude jednoduchšie zostaviť jednu kópiu pomocou sklopnej inštalácie.

Obrázok 4. Vzhľad sady PWM regulátorov.

Pravda, už zostavená značková súprava vyzerá celkom pekne.

Tu si možno niekto položí otázku: „Záťaž v týchto regulátoroch je pripojená medzi +12V a kolektor výstupného tranzistora. Ale čo napríklad v aute, pretože tam je všetko už spojené so zemou, s karosériou auta?“

Áno, nemôžete argumentovať proti hmotnosti, tu môžeme len odporučiť presunutie tranzistorového spínača do medzery v „kladnom“ drôte. Možná verzia takejto schémy je znázornená na obrázku 5.

Obrázok 5.

Obrázok 6 zobrazuje výstupný stupeň MOSFET samostatne. Odtok tranzistora je pripojený na +12V batérie, brána jednoducho „visí“ vo vzduchu (čo sa neodporúča), na zdrojový obvod je pripojená záťaž, v našom prípade žiarovka. Tento obrázok je jednoducho znázornený na vysvetlenie toho, ako funguje tranzistor MOSFET.

Obrázok 6.

Na otvorenie tranzistora MOSFET stačí priviesť kladné napätie na hradlo vzhľadom na zdroj. V tomto prípade sa žiarovka rozsvieti plnou intenzitou a bude svietiť až do zatvorenia tranzistora.

Na tomto obrázku je najjednoduchší spôsob, ako vypnúť tranzistor, skratovať bránu k zdroju. A takýto ručný uzáver je celkom vhodný na kontrolu tranzistora, ale v skutočnom obvode, najmä v impulznom obvode, budete musieť pridať niekoľko ďalších detailov, ako je znázornené na obrázku 5.

Ako je uvedené vyššie, na zapnutie tranzistora MOSFET je potrebný ďalší zdroj napätia. V našom obvode zohráva svoju úlohu kondenzátor C1, ktorý sa nabíja cez obvod +12V, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Na otvorenie tranzistora VT1 musí byť na jeho bránu privedené kladné napätie z nabitého kondenzátora C2. Je celkom zrejmé, že sa to stane iba vtedy, keď je otvorený tranzistor VT2. A to je možné len vtedy, ak je optočlenový tranzistor OP1 uzavretý. Potom kladné napätie z kladnej dosky kondenzátora C2 cez odpory R4 a R1 otvorí tranzistor VT2.

V tomto momente musí byť vstupný PWM signál na nízkej úrovni a obísť LED optočlena (toto spínanie LED sa často nazýva inverzné), preto je LED optočlena vypnutá a tranzistor je uzavretý.

Ak chcete vypnúť výstupný tranzistor, musíte pripojiť jeho bránu k zdroju. V našom obvode sa to stane, keď sa otvorí tranzistor VT3, čo si vyžaduje, aby bol výstupný tranzistor optočlena OP1 otvorený.

Signál PWM je v tomto čase na vysokej úrovni, takže LED nie je shuntovaná a vyžaruje k nej priradené infračervené lúče, optočlenový tranzistor OP1 je otvorený, čo má za následok vypnutie záťaže - žiarovky.

Jednou z možností využitia takejto schémy v aute je denné svietenie. V tomto prípade motoristi tvrdia, že používajú diaľkové svetlá zapnuté na plnú intenzitu. Najčastejšie sú tieto návrhy na mikrokontroléri; na internete je ich veľa, ale je jednoduchšie to urobiť na časovači 555.

Ovládače pre tranzistory MOSFET na časovači 555

Integrovaný časovač 555 našiel ďalšie uplatnenie v trojfázových meničoch, alebo ako sa častejšie nazývajú frekvenčné meniče. Hlavným účelom „frekvenčných meničov“ je regulovať rýchlosť otáčania trojfázových asynchrónnych motorov. V literatúre a na internete nájdete veľa schém domácich frekvenčných meničov, o ktoré dodnes nezmizol záujem.

Vo všeobecnosti je myšlienka takáto. Usmernené sieťové napätie je pomocou regulátora prevedené na trojfázové ako v priemyselnej sieti. Ale frekvencia tohto napätia sa môže meniť pod vplyvom regulátora. Spôsoby zmeny sú rôzne, od jednoduchého manuálneho ovládania až po reguláciu automatickým systémom.

Bloková schéma trojfázového meniča je znázornená na obrázku 1. Body A, B, C znázorňujú tri fázy, ku ktorým je pripojený asynchrónny motor. Tieto fázy sa získavajú spínaním tranzistorových spínačov, ktoré sú na tomto obrázku znázornené ako špeciálne IGBT tranzistory.

Obrázok 1. Bloková schéma trojfázového meniča

Ovládače vypínača meniča sa inštalujú medzi ovládacie zariadenie (ovládač) a vypínače napájania. Ako budiče sú použité špecializované mikroobvody ako IR2130, umožňujúce pripojiť k ovládaču všetkých šesť kľúčov naraz - tri horné a tri spodné a navyše poskytuje aj celý rad ochrán. Všetky podrobnosti o tomto čipe nájdete v Data Sheet.

A všetko by bolo v poriadku, ale taký mikroobvod je príliš drahý na domáce experimenty. A tu opäť prichádza na pomoc náš starý známy integrovaný časovač 555, tiež známy ako KR1006VI1. Schéma jedného ramena trojfázového mostíka je na obrázku 2.

Obrázok 2. Ovládače pre MOSFET tranzistory na 555 časovači

KR1006VI1 pracujúce v režime Schmitt trigger sa používajú ako budiče pre horné a dolné spínače výkonových tranzistorov. Pri použití časovača v tomto režime stačí jednoducho získať impulzný prúd otvárania brány minimálne 200 mA, čo zabezpečí rýchle spínanie výstupných tranzistorov.

Tranzistory spodných kláves sú pripojené priamo na spoločný vodič ovládača, takže pri ovládaní ovládačov nevznikajú žiadne ťažkosti - spodné ovládače sú riadené priamo z ovládača logickými signálmi.

O niečo zložitejšia je situácia s hornými klávesmi. V prvom rade by ste mali venovať pozornosť tomu, ako sú napájané ovládače horných tlačidiel. Tento spôsob výživy sa nazýva „booster“. Jeho význam je nasledovný. Mikroobvod DA1 je napájaný kondenzátorom C1. Ale ako sa to dá nabíjať?

Keď sa tranzistor VT2 otvorí, záporná doska kondenzátora C1 je prakticky spojená so spoločným vodičom. V tomto čase sa kondenzátor C1 nabíja zo zdroja energie cez diódu VD1 na napätie +12V. Keď sa tranzistor VT2 zatvorí, dióda VD1 sa tiež uzavrie, ale energetická rezerva v kondenzátore C1 stačí na spustenie čipu DA1 v ďalšom cykle. Aby sa dosiahlo galvanické oddelenie od ovládača a medzi sebou, horné tlačidlá musia byť ovládané cez optočlen U1.

Tento spôsob napájania vám umožňuje zbaviť sa zložitosti napájania a vystačiť si iba s jedným napätím. V opačnom prípade by boli potrebné tri izolované vinutia na transformátore, tri usmerňovače a tri stabilizátory. Viac podrobností o tomto spôsobe napájania nájdete v popisoch špecializovaných mikroobvodov.

Boris Aladyshkin, http://electrik.info

Ďalšie elektronické zariadenie so širokým využitím.
Ide o výkonný PWM (PWM) regulátor s plynulým manuálnym ovládaním. Pracuje pri konštantnom napätí 10-50V (radšej neprekračujte rozsah 12-40V) a je vhodný na reguláciu výkonu rôznych spotrebičov (lampy, LED, motory, ohrievače) s maximálnym odberom prúdu 40A.

Zaslané v štandardnej polstrovanej obálke

Puzdro drží pokope pomocou západiek, ktoré sa ľahko zlomia, preto ho otvárajte opatrne.

Vo vnútri dosky plošných spojov a odstráneného gombíka regulátora

Plošný spoj je obojstranný sklolaminát, spájkovanie a inštalácia sú úhľadné. Pripojenie cez výkonnú svorkovnicu.

Vetracie štrbiny v puzdre sú neúčinné, pretože... takmer úplne zakryté doskou plošných spojov.

Po zložení to vyzerá asi takto

Skutočné rozmery sú o niečo väčšie ako uvádzané: 123x55x40mm

Schematický diagram zariadenia

Deklarovaná frekvencia PWM je 12 kHz. Skutočná frekvencia sa mení v rozsahu 12-13kHz pri nastavovaní výstupného výkonu.
Ak je to potrebné, pracovná frekvencia PWM sa môže znížiť spájkovaním požadovaného kondenzátora paralelne s C5 (počiatočná kapacita 1nF). Nie je vhodné zvyšovať frekvenciu, pretože spínacie straty sa zvýšia.
Variabilný rezistor má vstavaný spínač v polohe úplne vľavo, ktorý umožňuje vypnúť zariadenie. Na doske je tiež červená LED dióda, ktorá svieti, keď regulátor pracuje.
Z nejakého dôvodu boli značky na čipe regulátora PWM starostlivo vymazané, aj keď je ľahké uhádnuť, že ide o analóg NE555 :)
Rozsah regulácie sa blíži k uvedeným 5-100%
Prvok CW1 vyzerá ako prúdový stabilizátor v tele diódy, ale nie som si istý presne...
Ako u väčšiny regulátorov výkonu, regulácia sa vykonáva cez záporný vodič. Neexistuje žiadna ochrana proti skratu.
Na zostave mosfetov a diód spočiatku nie sú žiadne označenia, sú umiestnené na jednotlivých radiátoroch s tepelnou pastou.
Regulátor môže pracovať na indukčnej záťaži, pretože Na výstupe je zostava ochranných Schottkyho diód, ktorá potláča samoindukciu EMF.
Test s prúdom 20A ukázal, že radiátory sa mierne zahrievajú a môžu odoberať viac, vraj až 30A. Nameraný celkový odpor otvorených kanálov terénnych pracovníkov je iba 0,002 Ohm (pokles 0,04 V pri prúde 20 A).
Ak znížite frekvenciu PWM, vytiahnete všetkých deklarovaných 40A. Prepáč, nemôžem to skontrolovať...

Závery si môžete urobiť sami, mne sa zariadenie páčilo :)

Plánujem kúpiť +56 Pridať k obľúbeným Recenzia sa mi páčila +38 +85

Cesta k amatérskemu rádiu zvyčajne začína pokusom o zostavenie jednoduchých obvodov. Ak hneď po zložení obvod začne vykazovať známky života – blikanie, škrípanie, cvakanie alebo rozprávanie, potom je cesta k amatérskemu rádiu takmer otvorená. Čo sa týka „rozprávania“, s najväčšou pravdepodobnosťou to nebude možné hneď; na to budete musieť prečítať veľa kníh, spájkovať a nastaviť určitý počet obvodov, možno spáliť veľkú alebo malú hromadu dielov (najlepšie malý).

Ale blikajúce svetlá a bzučiaky si môže zaobstarať hneď takmer každý. A jednoducho nie je možné nájsť lepší prvok pre tieto experimenty. Najprv sa pozrime na obvody generátora, ale predtým sa pozrime na proprietárnu dokumentáciu - DATA SHEET. V prvom rade si dajme pozor na grafický náčrt časovača, ktorý je znázornený na obrázku 1.

A obrázok 2 ukazuje obrázok časovača z domácej referenčnej knihy. Tu je prezentovaný jednoducho preto, aby bolo možné porovnať ich a naše označenia signálov, okrem toho je podrobnejšie a prehľadnejšie znázornený „náš“ funkčný diagram.

Obrázok 1.

Obrázok 2

Jednorazové na základe 555

Obrázok 3 znázorňuje jednorazový obvod. Nie, toto nie je polovica multivibrátora, aj keď sám nedokáže generovať oscilácie. Potrebuje pomoc zvonku, aj keď je to málo.

Obrázok 3. Jednorázový obvod

Logika jednorazovej operácie je celkom jednoduchá. Spúšťací vstup 2 dostane okamžitý impulz nízkej úrovne, ako je znázornené na obrázku. Výsledkom je, že výstup 3 vytvára obdĺžnikový impulz s trvaním AT = 1,1*R*C. Ak do vzorca dosadíme R v ohmoch a C vo faradoch, potom bude čas T v sekundách. Preto s kilo-ohmami a mikrofaradmi bude výsledok v milisekundách.

A obrázok 4 ukazuje, ako generovať spúšťací impulz pomocou jednoduchého mechanického tlačidla, hoci to môže byť aj polovodičový prvok - mikroobvod alebo tranzistor.

Obrázok 4.

Vo všeobecnosti monovibrátor (niekedy nazývaný monovibrátor a odvážna armáda používala slovo kipp relé) funguje nasledovne. Po stlačení tlačidla nízkoúrovňový impulz na kolíku 2 spôsobí zvýšenie výstupu časovača 3. Nie nadarmo sa tento signál (pin 2) v domácich príručkách nazýva launch.

Tranzistor pripojený na kolík 7 (DISCHARGE) je v tomto stave uzavretý. Preto nič nebráni nabíjaniu časovacieho kondenzátora C. V časoch kippových relé samozrejme neexistovali žiadne 555-ky, všetko sa robilo pomocou elektrónok alebo prinajlepšom diskrétnych tranzistorov, ale algoritmus činnosti bol rovnaký.

Počas nabíjania kondenzátora sa výstupné napätie udržiava na vysokej úrovni. Ak je v tomto čase privedený ďalší impulz na vstup 2, stav výstupu sa nezmení, dobu trvania výstupného impulzu nemožno týmto spôsobom skrátiť ani predĺžiť a nedôjde k jednorazovému reštartu.

Iná vec je, ak použijete resetovací impulz (nízka úroveň) na kolík 4. Výstup 3 sa okamžite zníži. Resetovací signál má najvyššiu prioritu, a preto môže byť vydaný kedykoľvek.

Ako sa nabíja, napätie na kondenzátore sa zvyšuje a nakoniec dosiahne úroveň 2/3U. Ako je popísané v predchádzajúcom článku, toto je úroveň spúšťania, prah, horného komparátora, čo vedie k resetovaniu časovača, čo je koniec výstupného impulzu.

Na kolíku 3 sa objaví nízka úroveň a súčasne sa otvorí tranzistor VT3, ktorý vybije kondenzátor C. Tým sa dokončí tvorba impulzu. Ak sa po skončení výstupného impulzu, ale nie skôr, použije ďalší spúšťací impulz, potom sa na výstupe vygeneruje výstupný impulz, rovnaký ako prvý.

Samozrejme, pre normálnu prevádzku jednorazového zariadenia musí byť spúšťací impulz kratší ako impulz generovaný na výstupe.

Obrázok 5 zobrazuje prevádzkový graf jednorazového zariadenia.

Obrázok 5. Jednorazový prevádzkový plán

Ako môžete použiť jednorazové zariadenie?

Alebo ako vravievala mačka Matroskin: „Na čo bude dobrý tento monovibrátor? Môžete odpovedať, že je dosť veľký. Faktom je, že rozsah časových oneskorení, ktoré je možné získať z tohto monovibrátora, môže dosiahnuť nielen niekoľko milisekúnd, ale aj niekoľko hodín. Všetko závisí od parametrov rozvodovej RC reťaze.

Tu máte, takmer hotové riešenie na osvetlenie dlhej chodby. Stačí doplniť časovač výkonným relé alebo jednoduchým tyristorovým obvodom a umiestniť pár tlačidiel na konce chodby! Stlačil som tlačidlo, prešiel som chodbou a netreba sa báť, že zhasnem žiarovku. Všetko sa stane automaticky na konci časového oneskorenia. No, toto je len na zamyslenie. Osvetlenie v dlhej chodbe, samozrejme, nie je jediným prípadom použitia monostabilu.

Ako skontrolovať 555?

Najjednoduchším spôsobom je spájkovanie jednoduchého obvodu; nebude to vyžadovať takmer žiadne doplnky, okrem jedného premenlivého odporu a LED na indikáciu stavu výstupu.

Mikroobvod by mal spojiť kolíky 2 a 6 a priviesť na ne napätie, zmenené premenlivým odporom. Na výstup časovača môžete pripojiť voltmeter alebo LED, samozrejme s obmedzovacím odporom.

Nemusíte však nič spájkovať, navyše môžete experimentovať aj pri „neprítomnosti“ samotného mikroobvodu. Podobné štúdie je možné vykonať pomocou programu Multisim simulator. Samozrejme, takýto výskum je veľmi primitívny, no napriek tomu vám umožňuje zoznámiť sa s logikou časovača 555. Výsledky „laboratórnej práce“ sú znázornené na obrázkoch 6, 7 a 8.

Obrázok 6.

Na tomto obrázku môžete vidieť, že vstupné napätie je regulované premenlivým odporom R1. Neďaleko neho vidíte nápis „Key = A“, čo znamená, že hodnotu rezistora je možné zmeniť stlačením tlačidla A. Minimálny krok nastavenia je 1 %, ale sklamaním je, že regulácia je možná len v smere zvýšenie odporu a jeho zníženie je možné len pomocou myši “

Na tomto obrázku je odpor „privedený“ až na „zem“, napätie na jeho motore je blízko nule (pre prehľadnosť merané multimetrom). Pri tejto polohe motora je výstup časovača vysoký, takže výstupný tranzistor je zatvorený a LED1 nesvieti, ako naznačujú jej biele šípky.

Nasledujúci obrázok ukazuje, že napätie sa mierne zvýšilo.

Obrázok 7.

K zvýšeniu však nedošlo len tak, ale pri dodržaní určitých hraníc, a to prevádzkových prahov porovnávačov. Faktom je, že 1/3 a 2/3, ak sú vyjadrené v desatinných zlomkoch v percentách, budú 33,33 ... a 66,66 ... . V programe Multisim sa zobrazuje zadaná časť premenného odporu v percentách. Pri napájacom napätí 12 V to bude 4 a 8 voltov, čo je celkom vhodné pre výskum.

Obrázok 6 teda ukazuje, že odpor je vložený na 65% a napätie na ňom je 7,8 V, čo je o niečo menej ako vypočítaných 8 voltov. V tomto prípade je výstupná LED zhasnutá, t.j. Výstup časovača je stále vysoký.

Obrázok 8.

Ďalšie mierne zvýšenie napätia na vstupoch 2 a 6 len o 1 percento (menej program neumožňuje) vedie k rozsvieteniu LED1, čo je znázornené na obrázku 8 - šípky pri LED získali červený odtieň. Toto správanie obvodu naznačuje, že simulátor Multisim funguje celkom presne.

Ak budete naďalej zvyšovať napätie na kolíkoch 2 a 6, na výstupe časovača nedôjde k žiadnej zmene.

Generátory na časovači 555

Rozsah frekvencií generovaných časovačom je pomerne široký: od najnižšej frekvencie, ktorej perióda môže dosiahnuť niekoľko hodín, až po frekvencie niekoľkých desiatok kilohertzov. Všetko závisí od prvkov rozvodového reťazca.

Ak nie je potrebný striktne pravouhlý tvar vlny, potom je možné generovať frekvenciu až niekoľko megahertzov. Niekedy je to úplne prijateľné – forma nie je dôležitá, ale impulzy sú prítomné. Najčastejšie je takáto nedbanlivosť týkajúca sa tvaru impulzov povolená v digitálnej technológii. Napríklad počítadlo impulzov reaguje na vzostup alebo pokles impulzu. Súhlasíte, v tomto prípade na „pravouhlosti“ impulzu vôbec nezáleží.

Generátor impulzov štvorcových vĺn

Jedna z možných možností generátora impulzov so štvorcovými vlnami je znázornená na obrázku 9.

Obrázok 9. Schéma generátorov impulzov so štvorcovými vlnami

Časové diagramy činnosti generátora sú znázornené na obrázku 10.

Obrázok 10. Časové diagramy činnosti generátora

Horný graf znázorňuje výstupný signál (pin 3) časovača. A spodný graf ukazuje, ako sa mení napätie cez časovací kondenzátor.

Všetko sa deje presne tým istým spôsobom, ako už bolo diskutované v jednorazovom obvode znázornenom na obrázku 3, len sa nepoužíva spúšťací jediný impulz na kolíku 2.

Faktom je, že keď je obvod zapnutý, napätie na kondenzátore C1 je nulové, a to je to, čo prepne výstup časovača do stavu vysokej úrovne, ako je znázornené na obrázku 10. Kondenzátor C1 sa začne nabíjať cez odpor R1.

Napätie na kondenzátore sa zvyšuje exponenciálne, kým nedosiahne hornú hranicu spúšťania 2/3*U. V dôsledku toho sa časovač prepne do nulového stavu, takže kondenzátor C1 sa začne vybíjať na spodnú hranicu 1/3*U. Po dosiahnutí tejto prahovej hodnoty sa výstup časovača zvýši a všetko začne odznova. Vytvára sa nová perióda oscilácie.

Tu by ste mali venovať pozornosť skutočnosti, že kondenzátor C1 sa nabíja a vybíja cez rovnaký odpor R1. Preto sú časy nabíjania a vybíjania rovnaké a v dôsledku toho je tvar oscilácií na výstupe takéhoto generátora blízky meandru.

Frekvencia kmitov takéhoto generátora je opísaná veľmi zložitým vzorcom f = 0,722/(R1*C1). Ak je odpor odporu R1 počas výpočtov špecifikovaný v Ohmoch a kapacita kondenzátora C1 je vo Faradoch, potom sa frekvencia získa v Hertzoch. Ak je v tomto vzorci odpor vyjadrený v kiloohmoch (KOhm) a kapacita kondenzátora v mikrofaradoch (μF), výsledok sa získa v kilohertzoch (KHz). Na získanie generátora s nastaviteľnou frekvenciou stačí vymeniť odpor R1 za premenlivý.

Generátor impulzov s nastaviteľným pracovným cyklom

Štvorcová vlna je samozrejme dobrá, ale niekedy nastanú situácie, ktoré si vyžadujú reguláciu pracovného cyklu impulzu. Takto sa riadi rýchlosť otáčania jednosmerných motorov (PWM regulátorov), to sú tie s permanentným magnetom.

Štvorcová vlna je pravouhlý impulz, v ktorom sa čas impulzu (vysoká úroveň t1) rovná času pauzy (nízka úroveň t2). Tento názov v elektronike pochádza z architektúry, kde sa meander nazýva tehlový vzor. Celkový čas impulzu a prestávky sa nazýva perióda impulzu (T = t1 + t2).

Pracovný cyklus a Pracovný cyklus

Pomer periódy impulzu k jeho trvaniu S = T/t1 sa nazýva pracovný cyklus. Ide o bezrozmernú veličinu. Pre meander je tento indikátor 2, pretože t1 = t2 = 0,5*T. V anglickojazyčnej literatúre sa namiesto duty cycle častejšie používa prevrátená hodnota - duty cycle (anglicky: Duty cycle) D = 1/S, vyjadrené v percentách.

Ak mierne vylepšíte generátor zobrazený na obrázku 9, môžete získať generátor s nastaviteľným pracovným cyklom. Obvod takéhoto generátora je znázornený na obrázku 11.

Obrázok 11.

V tomto obvode sa náboj kondenzátora C1 vyskytuje pozdĺž obvodu R1, RP1, VD1. Keď napätie na kondenzátore dosiahne hornú hranicu 2/3*U, časovač sa prepne do stavu nízkej úrovne a kondenzátor C1 sa vybíja cez obvod VD2, RP1, R1, kým napätie na kondenzátore neklesne na spodnú hranicu 1/3*U, po tom, prečo sa cyklus opakuje.

Zmena polohy posúvača RP1 umožňuje nastaviť dobu nabíjania a vybíjania: ak sa doba nabíjania predĺži, doba vybitia sa zníži. V tomto prípade zostáva perióda opakovania impulzu nezmenená, mení sa iba pracovný cyklus alebo pracovný cyklus. No záleží na tom, komu to viac vyhovuje.

Na základe časovača 555 môžete zostaviť nielen generátory, ale aj mnoho ďalších užitočných zariadení, o ktorých sa bude diskutovať v nasledujúcom článku. Mimochodom, existujú kalkulačkové programy na výpočet frekvencie generátorov na časovači 555 av programe Multisim simulátor je na tieto účely špeciálna karta.

Boris Aladyshkin,

Pokračovanie článku: