Ezzel a bemutatóval megtanuljuk, hogyan készítsünk egy PWM DC Motor Speed Controller-t az 555 Timer IC segítségével. Részletesen megnézzük, hogyan működik az 555 Timer PWM generátor áramkör, hogyan használjuk az egyenáramú motor sebességének szabályozására, és hogyan készítsünk hozzá egy egyedi NYÁK-ot.
A motor bemeneti feszültségének szabályozásával szabályozhatjuk az egyenáramú motor sebességét. Ehhez használhatjuk a PWM-et, vagyis az impulzusszélesség-modulációt.
PWM DC motor sebességszabályozás
A PWM egy olyan módszer, amellyel változó feszültséget tudunk előállítani az elektronikus eszközre menő áram gyors ütemű be- és kikapcsolásával. Az átlagos feszültség a jel szolgálati ciklusától függ, vagy attól, hogy a jel mennyi ideig van bekapcsolva, szemben azzal az idővel, amíg a jel ki van kapcsolva egyetlen időszakban.
555 Timer PWM generátor áramkör
Az 555 Timer képes PWM jelet generálni, ha asztabil üzemmódban van beállítva. Ha nem ismeri az 555 Timer-t, megnézheti az előző bemutatómat, ahol részletesen elmagyaráztam, mi van benne és hogyan működik az 555 Timer IC.
Itt az 555 Timer alapáramköre, amely asztabil üzemmódban működik, és észrevehetjük, hogy a kimenet HIGH, amikor a C1 kondenzátor az R1 és R2 ellenállásokon keresztül töltődik.
Másrészt az IC kimenete LOW, amikor a C1 kondenzátor kisül, de csak az R2 ellenálláson keresztül. Tehát észrevehetjük, hogy ha megváltoztatjuk e három komponens bármelyikének értékét, akkor különböző ON és OFF időket kapunk, vagy a négyszögletes hullám kimeneti jelének különböző szolgálati ciklusát. Ennek egyszerű és azonnali módja az, hogy az R2 ellenállást potenciométerrel helyettesítjük, és emellett két diódát adunk hozzá az áramkörhöz.
Ebben a konfigurációban az On idő az R1 ellenállástól, a potenciométer bal oldalától és a C1 kondenzátortól függ, míg az Off idő a C1 kondenzátortól és a potenciométer jobb oldalától függ. Azt is észrevehetjük, hogy ebben a konfigurációban az egy ciklus időtartama, így a frekvencia mindig ugyanaz lesz, mivel a teljes ellenállás a töltés és a kisütés során ugyanaz marad.
Az R1 ellenállás általában sokkal kisebb, mint a potenciométer ellenállása, például 1K a potenciométer 100K-jával szemben. Így 99%-ban tudjuk ellenőrizni az áramkör töltési és kisütési ellenállását. Az 555 időzítő vezérlőcsapját nem használjuk, de egy 100nF kondenzátorhoz van csatlakoztatva, hogy kiküszöböljük a külső zajokat ebből a terminálból. A reset, a 4-es számú csap aktív alacsony, ezért a VCC-hez van csatlakoztatva, hogy megakadályozza a kimenet nem kívánt visszaállítását.
Az 555 időzítő kimenete 200mA áramot tud elnyelni vagy forrást a terheléshez. Tehát ha a motor, amelyet vezérelni szeretnénk, meghaladja ezt a névleges értéket, akkor egy tranzisztort vagy egy MOSFET-et kell használnunk a motor meghajtásához. Ebben a példában egy (TIP122) Darlington tranzisztort használtam, amely akár 5A áramot is képes kezelni.
Az IC kimenetét egy ellenálláson keresztül kell csatlakoztatni a tranzisztor bázisához, és az én esetemben 1k ellenállást használtam. A motor által előállított feszültségcsúcsok megakadályozásához egy flyback diódát kell használnunk, amely párhuzamosan van csatlakoztatva a motorral.
NYÁK tervezése a PWM DC motor sebességszabályozójához
Most továbbléphetünk, és tervezhetünk egy egyedi NYÁK-ot ehhez az áramkörhöz. Ehhez az EasyEDA ingyenes online szoftvert fogom használni. Itt kezdhetjük az alkatrészek keresésével és elhelyezésével az üres vásznon. A könyvtárban több százezer alkatrész található, így nem volt gondom megtalálni az összes szükséges alkatrészt ehhez a PWM DC motor fordulatszám-szabályozó áramkörhöz.
Az alkatrészek beillesztése után létre kell hoznunk a lap vázlatát, és el kell kezdenünk az alkatrészek elrendezését. A két kondenzátort a lehető legközelebb kell elhelyezni az 555-ös időzítőhöz, míg a többi alkatrészt oda helyezhetjük, ahová akarjuk, de mégis logikus elrendezésben, az áramköri rajznak megfelelően.
A nyomkövető eszköz segítségével össze kell kapcsolnunk az összes alkatrészt. A nyomkövető eszköz meglehetősen intuitív és könnyen kezelhető. Mind a felső, mind az alsó réteget használhatjuk a kereszteződések elkerülésére és a pályák lerövidítésére.
A földeléshez csatlakoztatandó alkatrészek padjait a Pad Properties lapon keresztül állíthatjuk földelésre, ahol a pad kiválasztásakor a “Net” címkébe GND-t kell beírnunk.
A Silk réteget használhatjuk arra, hogy szöveget adjunk a laphoz. Képes vagyunk arra is, hogy beszúrjunk egy képfájlt, így hozzáadok egy képet a weboldalam logójáról, amelyet a táblára nyomtatunk. A végén a réz terület eszköz segítségével létre kell hoznunk a PCB alapterületét.
A projekt EasyEDA projektfájljait itt találja.
Amikor végeztünk a tervezéssel, csak a “Gerber output” gombra kell kattintanunk, mentsük el a projektet, és letölthetjük a Gerber fájlokat, amelyeket a PCB gyártásához használunk. A NYÁK-ot a JLCPCB-től rendelhetjük meg, amely az EasyEDA NYÁK-gyártó szolgáltatása, és ők a szponzorai ennek a videónak is.
Ezzel egyszerűen áthúzhatjuk a letöltött gerber fájlokat tartalmazó zip fájlt. A feltöltés után a Gerber viewerben még egyszer átnézhetjük a NYÁK-unkat. Ha minden rendben van, akkor kiválaszthatunk akár 10 NYÁK-ot, és mindössze 2 dollárért megkapjuk őket.
A PWM DC motor sebességszabályozó NYÁK összeszerelése
Mindezek ellenére egy hét után megérkeztek a NYÁK-ok, és be kell vallanom, hogy nagyon kielégítő, hogy a saját NYÁK tervünket legyártják. A NYÁK-ok minősége nagyszerű, és minden pontosan olyan, mint a tervben.
Ok , így most már továbbléphetünk az alkatrészek beillesztéséhez a NYÁK-ra.
Az ehhez a példához szükséges alkatrészeket az alábbi linkekről szerezheti be:
- NE555P időzítő IC…………………………… Amazon / Banggood / AliExpress
- R1 = R2 = 1k Ohm………………………….. Amazon / Banggood / AliExpress
- C1 = C2 = 100nF…………………………….. Amazon / Banggood / AliExpress
- D1 = D2 = D3 = 1N4004…………………. Amazon / Banggood / AliExpress
- Potenciométer = 100k Ohm……………. Amazon / Banggood / AliExpress
- Tranzisztor – Darlington TIP122………. Amazon / Banggood / AliExpress
- 2 blokkterminál …………………………. Amazon / Banggood / AliExpress
Felvilágosítás: Ezek affiliate linkek. Amazon Associate-ként keresek a megfelelő vásárlásokon.
Először a kisebb alkatrészeket, az ellenállásokat, a diódákat és a kondenzátorokat illesztettem be.
A vezetékeiket a másik oldalra hajlítottam, hogy a helyükön maradjanak, amikor megfordítom a lapot a forrasztáshoz. Ami a nagyobb alkatrészeket illeti, maszkolószalagot használtam, hogy a helyén tartsam őket, amikor megfordítom a lapot.
Itt a lap végleges megjelenése, és ami most már hátra van, az egy egyenáramú motor és egy megfelelő tápegység csatlakoztatása hozzá.
12V-os nagy nyomatékú egyenáramú motort használtam, amelyet ott 3,7V-os Li-ion akkumulátorokkal tápláltam, amelyek sorba kapcsolva körülbelül 12V-ot adnak. Tehát most a potenciométer segítségével képesek vagyunk szabályozni az egyenáramú motor sebességét, vagy az 555 Timer IC által előállított PWM jelet.
.