NE555構成的直流電機PWM調速器原理分析
直流電機調速大多使用PWM(脈衝寬度調製)方式實現。
PWM調速實際就是改變通斷電的時間比例,即:占空比(脈衝寬度)可調的脈衝,從時間上積分以後實現控制電流的大小改變電機的轉速。
NE555可以簡便的構成直流電機PWM調速器。下面『機電匠』將向您介紹它的實現原理。
NE555簡介
NE555是8腳時基IC,大約在1971年由Signetics Corporation發布,是當時唯一非常快速且商業化的時基IC,之後的40年間被非常普遍地使用,並且被大眾延伸出許多的應用電路。
NE555性能特點:
僅需簡單的電阻、電容便可完成特定的振蕩延時功能。延時範圍很廣從幾微秒到幾小時都可以實現。
它的工作電源範圍很大,能方便的與TTL,CMOS等邏輯電路配合,即:它的輸入輸出電平均能與這些邏輯電路的高低電平匹配。
它的輸出電流較大,可直接驅動多種自動控制的負載。
它的計時精確度高、溫度穩定性好,而且價格便宜。
NE555 內部邏輯功能框圖
下面將向您介紹NE555構成的直流電機PWM調速器實現原理。
步驟1:間接反饋型無穩態震蕩器
NE555 構成的間接反饋型無穩態震蕩器
震蕩過程:
VCC經過RA和RB給C充電,C電壓上升到觸發電平後觸發翻轉。
觸發翻轉後7腳放電端對地導通,C通過RB對地放電,C電壓下降到複位電平後觸發翻轉。
觸發翻轉後7腳放電端對地阻斷,C通過RA和RB再次充電,回到第1步的動作,周而復始。
電容C充放電時間和頻率計算:
T1(充電時間)=0.693*(RA RB)*C
T2(放電時間)=0.693*RB*C
F(震蕩頻率)=1.443/(RA 2RB)*C
震蕩器用途:
脈衝輸出、音響報警、家電控制、電子玩具、檢測儀器、電源變換、定時器等。
步驟2:占空比可調的脈衝震蕩器
NE555 構成的占空比可調的脈衝震蕩器
震蕩過程:
VCC經過R1和RA"和VD1給C充電,C電壓上升到觸發電平後觸發翻轉。
觸發翻轉後7腳放電端對地導通,C通過RB"和VD2和R2對地放電,C電壓下降到複位電平後觸發翻轉。
觸發翻轉後7腳放電端對地阻斷,C通過R1和RA"和VD1再次充電,回到第1步的動作,周而復始。
電容C充放電時間和頻率計算:
其中RA=R1 RA"、RB=R2 RB』
T1(充電時間)=0.693*RA*C
T2(放電時間)=0.693*RB*C
F(震蕩頻率)=1.443/(RA RB)*C
震蕩器用途:
同上(步驟1)。
步驟3:直流電機PWM調速器
NE555 構成的直流電機PWM調速器
工作原理:
它是一個占空比可調的脈衝震蕩器。電機M是用它的輸出脈衝驅動的。
脈衝的占空比越大(導通時間越長),則電機的驅動電流越大,轉速快;
脈衝的占空比越小(導通時間越短),則點擊的驅動電流越小,轉速慢。
因此可以條件RP控制占空比,從而調節電機的轉速。
如果電機的工作電流小於200mA,則可以用NE555第3引腳直接驅動;如果電機需要更大的驅動電流,應增加驅動和功放級,以便匹配電機的輸出功率。
圖中VD3是續流二極體,在功放管截止(關斷)期間為電機驅動電流提供通路,既保證驅動電流的連續性,又可以防止電機線圈的自感反向電動勢損壞功放管。
圖中C2和電阻R3是補償網路,它可以使負載呈現出電阻性質。
整個電路的脈衝頻率在3~5KHz之間;頻率太低電機會抖動,太高會因占空比範圍太小使得電機調速範圍減小。
通過這三個步驟的原理實踐,便可構成一個PWM直流電機調速器,有興趣的您,可以親自動手試試。
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作者:小點
素材來源:互聯網收集、機電匠彙編整理
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