Регулятор на ne555 схема

Регулятор на ne555 схема
Регулятор на ne555 схема
Регулятор на ne555 схема
Регулятор на ne555 схема

Широтно-импульсной модуляция (ШИМ) ши­роко используется в самых разнообразных схе­мах от различных импульсных блоков питания (ИБП) до схем управления яркостью, контрастнос­тью, громкостью и другими параметрами телеви­зоров, мониторов и другой РЭА (радиоэлектрон­ной аппаратурой), а также для управления силой тока и мощностью потребления таких электриче­ских нагрузок, как лампы накаливания, электро­двигатели, светодиоды и нагревательные прибо­ры. Заметим также, что усилители, работающие в режиме класса О преобразуют усиливаемый ана­логовый сигнал в ШИМ-сигнал и после его усиле­ния производят обратное преобразование.В этой статье рассказано о том, что представ­ляет собой простейший ШИМ-регулятор на базе микросхемы таймера NE555, собрать который всего за 2-3 часа может даже новичок.

Хочу напомнить начинающим радиолюбите­лям, что представляет собой широтно-модулированный сигнал ШИМ (рис.1). ШИМ-сигнал - это импульсный сигнал, в котором длительность импульсов (длительность паузы и скважность тоже) определяется мгно­венным значением на­пряжения модулирую­щего сигнала или значе­нием управляющего на­пряжения (для ШИМ-регуляторов). Как правило, чем больше длительность, тем меньше пауза.

Рис. 1

ШИМ-сигналы формируются в, так называе­мых широтно-импульсных модуляторах. Замечу, что в некоторых устройствах, например, в ИБП, узлы, формирующие и использующие ШИМ-сигналы, называют ШИМ-контроллерами. Устройст­ва предназначенные для ручной регулировки мощности потребляемой нагрузкой, использую­щие ШИМ, называют ШИМ-регулятограми.

На практике можно встретить ШИМ-сигналы, частота которых неизменна, и такие, частота ко­торых «гуляет» в зависимости от длительности импульса. На рис.1 показаны ШИМ-сигналы, ча­стота и период повторения импульсов которых неизменны.

Сигнал ШИМ может быть преобразован в ана­логовый сигнал, а в импульсных блоках питания в стабильное постоянное напряжение, с помощью ИС или LС фильтра.

На рис. 1а изображен ШИМ-сигнал с малой скважностью (импульс большой длительности, а пауза - малой). Этот сигнал имеет постоянную составляющую, которая может быть определена на графике методом «равенства площадей» по­ложительной и отрицательной части периода. На графиках рис. 1 а, б она изображена горизонтальной пунктирной линией. В нижней части рис. 1а показано как будет выглядеть этот сигнал после фильтра. При хорошем сглаживании в идеале по­сле фильтра для такого ШИМ-сигнала будет фор­мироваться практически постоянное напряжение близкое по величине к постоянной составляю­щей исходного ШИМ-сигнала. На рис. 1а оно бу­дет достаточно велико.

На рис. 1б изображен ШИМ-сигнал с большой скважностью (импульс небольшой длительности, а пауза достаточно велика). Такой сигнал имеет небольшую постоянную составляющую. Это зна­чит, что после сглаживания получится небольшое по величине постоянное напряжение.

Методы получения ШИМ-сигналов весьма разнообразны. Один из них - это ШИМ на базе таймера NE555. Его используют, обычно, в ре­гуляторах мощности потребления осветитель­ных и нагревательных приборов, а также регу­ляторах скорости электродвигателей постоян­ного тока, например, в микродрели для сверле­ния плат.

На рис.2 приведена принципиальная схема ШИМ-регулятора для управления яркостью све­чения  LED-светильника на 20-ти сверхярких све­тодиодах. Схема самого светильника размещена на этом рисунке справа.

Рис. 2

ШИМ-регулятор на микросхеме таймера DA1 NE555 представляет собой мультивибратор с разделёнными цепями заряда и разряда время- задающего конденсатора (емкости). Причем, ес­ли при регулировке потенциометром Р1 увеличи­вается длительность выходного импульса, то на такой же промежуток времени уменьшается дли­тельность паузы и наоборот.

Функциональное назначение основных деталей схемы

Назначение наиболее важных деталей «обвяз­ки» микросхемы DА1:

  • С1, С2, С3 - конденсаторы времязадающий цепи (см. ниже);
  • R1, R7, левая часть потенциометра Р1 - рези­сторы времязадающей цепи, задающие дли­тельность импульса;
  • R1, R8, правая часть потенциометра Р1 - ре­зисторы времязадающей цепи, задающие длительность паузы между импульсами;
  • VD1, VD2 - разделительные диоды времязадающих цепей для раздельного формирова­ния длительностей импульса и паузы;
  • С4 - блокирует неиспользуемый вывод 5 (CON) таймера DA1 по переменному напря­жению («наводке»);
  • R6 - подтягивающий резистор по входу сбро­са, вывод 4.

Частоту работы ШИМ-регулятора DA1 NE555 в этой схеме можно определить по формуле:

где С - емкость времязадающий цепи. Емкость времязадающий цепи переключается перемычками J1 и J2 и может быть равной:

  • С3 = 1000 пф, если обе перемычки J1 и J2 от­ключены. В этом случае частота генератора ШИМ приблизительно равна 7,1 кГц.
  • С3 + С1 = 3200 пФ, если перемычка J1 замкну­та, a J2 разомкнута. В этом случае частота ге­нератора ШИМ приблизительно равна 2,2 кГц.
  • С2 + С1 = 11000 пФ, если перемычка J1 разомк­нута, a J2 замкнута. В этом случае частота гене­ратора ШИМ приблизительно равна 650 Гц.
  • С3 + С2 + С1 = 13200 пф, если обе перемычки J1 и J2 замкнуты. В этом случае частота гене­ратора ШИМ приблизительно равна 540 Гц. Заметим, что от номинального сопротивления резистора R1 будут зависеть минимальная и мак­симальная скважности импульсов на выходе ШИМ.

Работа схемы

Работу схемы рис.2 будем рассматривать с момента, когда времязадающая емкость разря­жена, а внутренний транзисторный ключ микро­схемы, открытый коллектор которого выведен на вывод 7 (DIS) микросхемы, заперт, а на выходе 3 (QUT) будет низкий потенциал. При этом, время­задающая емкость (С3, С1, С2) будет заряжаться по цепи: плюс источника питания (верхний по схеме вывод разъема Х3) - R1 - разделительный диод VD1 - R7 - левая часть потенциометра Р1 - емкость времязадающий цепи - корпус.

Нарастающее напряжение с заряжающейся времязадающей емкости приложено ко входу порогового устройства выводу 6 (THR). Как только оно достигнет максимума (2/3 напряже­ния питания), на выходе 3 (QUT) напряжение возрастет скачком практически до напряжения питания. Кроме того, откроется внутренний транзисторный ключ микросхемы, который за­мыкает вывод 7 (DIS - discharge переводится как разряд) на корпус. Емкость времязадающий це­пи начинает разряжаться через: правую часть потенциометра Р1 - R8 - DA11 - VD2 - выводы 7 (DIS) и 1 (GND) DA1.

Когда времязадающая емкость разрядится до напряжения равного 1/3 напряжения питания, на выводе 3 (QUT) появится высокий потенциал, а внутренний транзисторный ключ микросхемы закроется, отключив вывод 7 (DIS) от корпуса. На­чинается заряд емкости времязадающей цепи. Процесс повторяется вновь.

Импульсный сигнал с вывода 3 (QUT) DA1 че­рез делитель напряжения R2, R4 поступает на транзисторный ключ VT1, который обеспечивает включение и выключение нагрузки (в данном слу­чае светодиодного светильника.

Выходной ключ необходим для подключения ШИМ-регулятору относительно мощных нагру­зок, т.к. таймер NE555 может обеспечить выход­ного тока не более 200 мА. Для оптимальной ра­боты таймера без перегрева, его максимальное значение следует ограничить величиной 100 мА, что можно осуществить изменением (увеличени­ем) номинала резистора R2.

В качестве транзисторного ключа VT1, в зави­симости от мощности (тока потребления) подключаемой на­грузки и величины напряжения пита­ния, можно ис­пользовать обыч­ные биполярные n-p-n транзисто­ры: BD135, TIP41, 2SD882, 2N3055 или аналогичные им, а также составные n-p-n транзисторы (транзисторы Дарлингтона): TIP122, BD681, BDW93 и т.п. VT1 устанавливается на теплоотвод.

Предохранители F1 и F2 выбирают исходя из силы тока потребления нагрузкой. Они должны быть рассчитаны на ток, который приблизитель­но в три раза больше тока нагрузки. Предохрани­тели защищают транзистор и источник питания от перегрузки, хотя вполне допустимо один из них и даже оба из схемы исключить.

Диоды D5, D6 и D7, работая как стабисторы, ог­раничивают напряжение на базе VT1. При исполь­зовании обычных биполярных транзисторов ис­пользуются два последовательно включенных ди­ода, а в случае применения составного транзисто­ра - три. Резистор ООС R5 также защищает VT1 от перегрузки, ограничивая его коллекторный ток.

Как указывалось ранние, вместо светодиодно­го светильника к выходу ШИМ-регулятора можно подключать минидрель для сверления плат. На хо­лостом ходу сопротивление ее электродвигателя имеет ярко выраженную индуктивную составляю­щую. Сопротивление индуктивного характера имеют также реле, тяговые электромагниты и т.п. Для защиты транзистора от бросков ЭДС самоин­дукции при включении нагрузки индуктивного ха­рактера установлен снабберный (демпферный) диод VD4. Для подобных и активных нагрузок удо­бен светодиодный индикатор HL1 (с балластным резистором R3). Его яркость свечения пропорци­ональна току (мощности) в нагрузке.

Авторы: Петр Петров, г. София (Болгария), Игорь Безверхний, г. Киев (Украина)
Источник: Радиоаматор №10/2017

Возможно, Вам это будет интересно:

Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема Регулятор на ne555 схема

Статьи по теме:



Зу автомобильных аккумуляторов своими руками

Схему адренергического синапса

Подарок своими руками на день рождения фото крестному

Подушка в виде мотоцикла своими руками

Как сделать своими руками поделки из древесины