ШИМ-регулятор оборотов

   Управление двигателем постоянного тока проще всего организовать с помощью ШИМ - регулятора. ШИМ - это широтно-импульсная модуляция, в английском языке это называется  PWM — Pulse Width Modulation. Теорию я подробно объяснять не буду, информации полно в интернете.  Своими словами - если у нас есть двигатель постоянного тока на 12 вольт - то мы можем регулировать обороты двигателя изменяя напряжение питания. Изменяя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты двигателя от нуля до максимальных. В случае с ШИМ-регулятором мы будем изменять скважность импульсов от 0 до 100 %  и это будет эквивалентно изменению напряжения питания двигателя и соответственно будут изменятся обороты двигателя.

   Рассмотрим первый ШИМ-регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей - это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ-регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809 , мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна. 




Печатку этой платы можно скачать - ШИМ 5А

   В более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.








Печатку этой платы можно скачать - ШИМ 10А

   Подключение ШИМ-регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы  -  две клеммы для подачи питания < + >  и  < - > , и две клеммы для подключения мотора  < M+>  и < M- >.
   Сделал ещё ШИМ-регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817.  При превышении тока, который мы задаём подстроечником R12, срабатывает триггер-защёлка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и  DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.



Печатку этой платы можно скачать - ШИМ 10А с защитой



 ШИМ-регуляторы все работоспособны , проверил их работу с помощью двигателя от шуруповёрта.
 Снял видео -
 Отличная партнёрка Youtube - http://join.air.io/roshansky




45 комментариев:

  1. Ответы
    1. Честно говоря уже точно не помню, в районе 10 - 15 кГц

      Удалить
  2. Накидал на макетке схему 1, питание 12,5В, подключил 12В моторчик от шуруповёрта.
    1. Обороты изменяются, НО на любых оборотах можно остановить двигатель рукой. Что не так?
    2. На низких оборотах свистит, а именно низкие, до 300 нужны. Как убрать свист?
    3. При 12,5В питании и 12В моторчике могу ибойтись без стабилизатора?

    ОтветитьУдалить
  3. 1. Не хватает мощности блока питания скорей всего.
    2. Да, свистит. Как убрать не знаю, но можно попытаться частоту менять конденсатором С1.
    3. Можно

    ОтветитьУдалить
  4. Можно подавать на вход любое напряжение или только 12 вольт?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В приведённых схемах напряжение можно подавать до 25-30 вольт, это напряжение ограничено максимально допустимым входным для стабилизатора 7809.

      Удалить
  5. Добрый день! Ссылки на печатные платы у вас не работают.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Проверил - вроде всё работает...

      Удалить
    2. Я конечно извиняюсь но не одна ссылка не открывается.Я уже отключил все расширения и антивирусник.

      Удалить
    3. Все открылось в другом браузере.

      Удалить
  6. Что бы убрать свист нужно конденсатор c1 поставить на 220 pf (проверено на собранной схеме)

    ОтветитьУдалить
  7. здравствуйте, а для двигателя на 48вольт что можете посоветовать?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В общем , схема такая-же. Только надо правильно запитать схему управления на NE555, а также взять подходящие по току и напряжению полевой транзистор и диод.

      Удалить
  8. Здравствуйте! Собрал схему на 5 ампер. Все регулируется и есть легкий свист как у вас. Скажите, пожалуйста, должно ли меняться напряжение на выходе (на клеммах двигателя) при регулировке или нет?

    ОтветитьУдалить
  9. Конечно, будет меняться. Если измерять тестером на постоянке - то напряжение на двигателе будет изменятся от нуля до напряжения питания. Примерно

    ОтветитьУдалить
  10. Спасибо! Очень признателен! Отличный сайт!

    ОтветитьУдалить
  11. Здравствуйте! скажите на схеме между диодом d1 и переменным резистором стоит резистор 1к на печатке же его нет! Это сделано специально?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Да, вы внимательны, но это не принципиально - в сторону максимума убрано ограничение.

      Удалить
  12. здравствуйте не подскажете что может быть собрал схему на 5 ампер подключил в нагрузку мощный кулер но он работает не стабильно, начинает набирать обороты и сбрасывает и снова набирает и сбасывает и так работает с цикличностью

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Наверно не хватает мощности блоку питания - чем запитываете кулер?

      Удалить
  13. Все разобрался! Объясню может кому пригодится! Запитывал мощный кулер с током потребления 3,5 А, кулер 4-х пиновый, порыскал по форумам оказалось что для управления такими кулерами не хватает только двух проводов питания нужен управляющий провод (синий)! Подключил так, плюс и минус от блока питания а синий провод питается от стока IRF540

    ОтветитьУдалить
  14. Где купить готовый ШИМ на шуруповёрт

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. http://got.by/vr019 -можно тут купить

      Удалить
    2. Спасибо а он точно при низких оборотах не потеряет тягу?

      Удалить
  15. Я их делал только для видео и у меня остался ещё на 10 А. Напишите мне на почту roshansky@mail.ru

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В Китае можно купить -
      http://ali.pub/3zl5i

      Удалить
  16. можно в китае заказать
    могу дать ссылку

    ОтветитьУдалить
  17. На печатной плате, между 1 и 8 ножкой стоит конденсатор. На схеме его нет. На фото ШИМ 5 А, он четко виден. Скажите пожалуйста номинал этого конденсатора. Про R2 уже прочитал в комментариях.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Это не принципиально - дополнительно 0.1 мкф по питанию микросхемы.

      Удалить
    2. здравствуйте необходимо инвертировать управление по плюсу,помогите со схемой.

      Удалить
  18. Не схеме нет, а на плате есть резистор со входа + на вход стабилизатора. Для чего? Номинал?

    ОтветитьУдалить
  19. Первую схемку накидал на макетке год назад - работала, правда свистела.

    Сегодня протравил Вашу, спаял - не работает. Двигатель от шуруповёрта дёргается, но не крутится. На выходе БП 12В напряжение в такт дёрганью мотора просаживается до 0.
    Подключил вместо моторчика лампу 12В 21 Вт - при любом (кроме одного крайнего) положении переменника лампочка ритмично два раза раскаляет нить до красна (но не светится), затем, на третий такт, вспыхивает и горит ярко. Регулировка не работает.
    БП китайский 12В 5А тянет автолампу 12В 55А. Пробовал заменить его на 14В АКБ от шуруповёрта - там уж ТОЧНО ток порядочный - тоже самое. Провода между БП, ШИМ и двигателем 2,5мм2 10 см. Переменник припаян на проводах 5 см.

    Конденсатор С1 поставил 220 pf.

    ОтветитьУдалить
  20. Ответы
    1. Эта схема проверена и много раз. Посмотрите осциллографом что у вас на 3 выходе NE555. Должны быть чёткие прямоугольные импульсы и скважность должна изменяться когда мы крутим переменный резистор. Может быть кондёр С1 маловат, попробуйте запаять больше - 1000 пФ
      И какая у вас частота ШИМ получается?

      Удалить
  21. Заработала. Оказалась неисправной микросхема из магазина. Бывает.

    Большое спасибо Максим Тишкову за совет по изменению конденсатора - теперь не свистит.

    ОтветитьУдалить
  22. ... то ли я в лыжи обутый то ли схема так себе ...

    Мне для работы нужна лабораторная мешалка, компактная, мешать от 100 мл до 3 литров. 99 % времени обороты 250 об/мин. Вытравил плату, спаял. БП - с Али 12В 5А. Мотор - от шуруповёрта на 12В, магазин "Радио".
    На таких оборотах вращение НЕРАВНОМЕРНОЕ, мешалка время от времени останавливается (а я должен быть уверен, что она мешает, пока я другими делами занят!!!). ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ от ЛЁГКОГО прикосновения пальца к валу!!!!!!!

    Вот https://yadi.sk/d/Tdlv-Lky3MN6am ссылка на фото - общий вид и компоновка. Жёлто-зелёные провода - ПВЗ-2,5.

    МОИ ИЗМЕНЕНИЯ в схеме:
    1. Чтобы увеличение оборотов мотора происходило при вращении переменника ПО часовой стрелке, поменял местами крайние провода переменника.
    2. Чтобы ограничить максимальную частоту вращения, на одну из крайних ножек повесил сопротивление 70кОм*3=210кОм
    3. Чтобы не свистела при работе - С1 - 220 пФ.

    ВОПРОСЫ:
    1. Почему нестабильное вращение на малых оборотах?
    2. Почему вращение останавливается "силой мысли"?

    ЗЫ Заказал на Али ШИМ за 180 рублей. Посылка уже в Москве, посмотрю как он держит МАЛЫЕ обороты.

    ЗЫЫ Мой старенький осцил после 5 лет в гараже приказал долго жить :( Посмотреть импульсы нечем :(

    ОтветитьУдалить
  23. Т.е. мне бы регулировку 0-1000 об/мин с нелинейной зависимостью (переменник В?)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Чтобы держали стабильно малые обороты при изменяющейся нагрузке нужна обратная связь по оборотам. Как вариант - контроллер ( например Ардуино) - выход ШИМ - обратная связь от таходатчика ( например датчик Холла ) - программа которая поддерживает обороты двигателя. Силовая часть стандартная.

      Удалить
  24. Неверно выразился-получил бесполезный совет. Сам виноват.

    Наливаю воду в стакан, опускаю мешалку, выставляю на глаз 250 об/мин. Мешалка вращается, обороты, на глаз, стабильны, всё в порядке. Нагрузка НЕИЗМЕННАЯ - вода!
    Затем, НЕ периодично (от нескольких десятков секунд до нескольких минут) ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ.

    Как В ЭТОЙ схеме обеспечить:
    1. Стабильную работу на оборотах от 150?
    2. Ограничить максимальные 1000-15000?

    ОтветитьУдалить
  25. поправка обороты 1000-1500, а не 15 000

    ОтветитьУдалить