خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / آموزش ساخت مدار کنترلر PWM یا کنترل کننده سرعت موتور های الکتریکی

آموزش ساخت مدار کنترلر PWM یا کنترل کننده سرعت موتور های الکتریکی

مدولاسیون پهنای پالس یا PWM روشی در الکترونیک است که در کاربرد های مختلف مختلف، برای تغییر ولتاژ ادوات و تجهیزاتی مانند موتور،LED و یا فن استفاده می شود. در این ساختنی قصد داریم یک کنترلر PWM ساده و آنالوگ بسازیم.(برای اینکه بدانید PWM یا مدولاسیون پهنای پالس چیست به این مطلب مراجعه کنید) به طور کلی با کنترل کردن میزان زمان خاموش و روشن بودن یک وسیله می توان، توان بیشتری برای آن وسیله فراهم کرد.برای مثال اگر موتوری با ولتاژ ۱۲ ولت کارکند و در ۵۰ درصد  یک دوره زمانی ولتاژ صفر و در ۰ درصد دیگر ولتاژ ۱۲ باشد، به طور میانگین موتور ۶ ولت دریافت میکند که باعث حرکت موتور با نصف سرعت خود می شود. نسبت مدت زمان خاموش به  روشن شدن یک وسیله مانند مثال بالا می تواند به صورت درصد بیان شود و درصد روشن بودن یک وسیله به کل زمان روشن و خاموش بودن آن در یک بازه زمانی، دیوتی سایکل ( duty cycle) نام دارد . این درصدها با مقدار زمان واقعی مطابقت دارند.  به طور مثال ۵۰ درصد روشن بودن و ۵۰ درصد خاموش بودن  مطابق است با ۵۰۰ms  روشن و ۵۰۰ ms خاموش بودن که باعث ایجاد فرکانس ۱hz می شود. هنگام استفاده از  PWM فرکانس اعمال شده به وسیله باید به اندازه کافی بزرگ  باشد تا دستگاه آن را متوجه شود. به طور مثال، اگر فرکانس یک موتور که معمولا چند هزار است کمتر از این باشد، موتور به راحتی نمی چرخد .این بدین معناست که درصدهای ۵۰ درصد روشن و ۵۰ درصد خاموش بودن که مطابق با ۰٫۲۵ ثانیه روشن و ۰٫۲۵ ثانیه خاموش است ولتاژ ۶ ولت، را از ۱۲ ولت اولیه فراهم می کند و یک فرکانس ۲۰۰۰ هرتز برای حرکت آرام و راحت یک موتور کافی است.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت مدار شبیه ساز باتری تلفن همراه

فرکانس سیگنال کنترلر PWM در این برد، می تواند از ۱hz تا ۱۰khz تغییر کند که این رنج امکان استفاده از LED برای راه اندازی موتور الکتریکی را می دهد.

مدار شماتیک کنترلر PWM با استفاده از 555
مدار شماتیک کنترلر PWM با استفاده از ۵۵۵

مدار کنترلر PWM چگونه کار می کند ؟

دیاگرام مدار بالا شامل قابلیتی برای استفاده از منبع تغذیه خارجی برای خروجی نیست و فقط استفاده از یک منبع برای آن کافی است. در این مدار از تایمر ۵۵۵ (مشترک ) برای ساخت و تغییر سیگنال PWM  استفاده می شود . از پتانسیومتر برای تغییر سیگنال PWM خروجی در محدوده ۵ تا ۹۵ درصد منبع تغذیه و استفاده از یک جامپر برای تغییر  فرکانس در محدوده ۱hz  تا ۱۰khz استفاده می شود . از جامپر برای اتصال پتانسیومتر به خازن های مختلف برای  تغییرات فرکانس سیگنال PWM استفاده شده است.تغییر در فرکانس کنار هر خازنی مشخص شده و  نشان می دهد،برای تغییر مضرب های ۱۰ شما باید جامپر را از چپ به راست جابجا کنید. .خروجی تایمر ۵۵۵ به یک ترانزیستور ماسفت با جریان بالا برای سوئیچینگ بارهای سنگین مانند موتور، متصل شده است . STF7N60M2 میتواند تا ۶۰۰ ولت و ۵ آمپر را سوئیچ کند با این حال از هر جایگزینی می توان استفاده کرد .

شما می توانید، خروجی خود را مستقیما به پایه ۳ تایمر ۵۵۵ متصل کنید هر چند که شما محدود به جریان ۲۰۰ میلی امپر هستید و بهترین راه استفاده از ترانزیستور است. شما می توانید فن، موتور و یا LED را کنترل کنید فقط به یاد داشته باشید که فرکانس به اندازه کافی بالا باشد وگرنه خروجی آن را احساس نمی کند . برای مثال فرکانس ۱۰hz  در کنترل نور ال ای دی باعث سوسو زدن ال ای دی می شود؛ به همین دلیل است که چند صد هرتز مناسب است . هنگام کنترل کردن فن و موتور صدای سوتی می شنوید که به خاطرارتعاش کویل داخلی در این فرکانس ما می توانیم آن را بشنویم . که این صدا باعث صدمه ای به موتور نمی شود با این حال می تواند آزار دهنده باشد که با افزایش فرکانس می توانیم نویز را حذف کنیم .

در ساختنی بخوانید :  با کمترین هزینه باربیکیوی مسافرتی در اندازه دلخواه بسازید

 

چگونگی کارکرد کنترلر PWM

مراجعه به لیست قطعات که درتصویر مدار بالا به آنها اشاره شده می تواند به فهمیدن شما کمک کند .در این مدار از یک تایمر ۵۵۵ با آرایش آستابل برای ساخت و تغییر سیگنال PWM  استفاده می شود .

تایمر ۵۵۵ با آرایش پایدار یک موج مربعی با زمان یک و صفر می سازد . نسبت این زمان ها با تغییرات R1  ، R2  و  C1 در تایمر ۵۵۵ یا R1 ، VR1  و  تغییر خازن به وسیله جامپر C1 در این مدار کنترلر PWM می تواند تغییر کند .

یک نمونه معمولی با آرایش پایدار دارای دو مقاومت R1 و R2  در اتصال سری به خازن C1 متصل به زمین است .زمان یک بودن موج مربعی را میتوان با ۰٫۷×(R1+R2)×C1  محاسبه کرد .زمان صفر بودن موج مربعی را میتوان با ۰٫۷×R2×C1 محاسبه کرد .تفاوت در محاسبه ها ناشی از انجام محاسبات به وسیله زمان خاموش و روشن شدن خازن ست که خود باعث تریگر شدن صفر و یک خروجی می شود.

در مدار PWM ، R1 مقدار صفر دارد و در محاسبات حذف می شود بنابراین :

زمان یک بودن : ۰٫۷×R2×C1

زمان صفر بودن : ۰٫۷×R2×C1

با قرار دادن پتانسیو متر  R2  نسبت زمان یک بودن به صفر بودن می تواند بدون اثر روی فرکانس کلی سیگنال تغییر داده شود.مثلا اگر پتانسیومتر روی میانه تنظیم شود و ۵ کیلو اهم هر دو طرف آن باشد و C1  ثابت باشد دقیقا همان ۵۰ % یک و ۵۰% صفر را ایجاد کردید. این نیمی از توان اعمالی دستگاه است. اگر پتانسیومتر به ۱kohm در چپ و ۹kohm  در راست تغییر یافت پس ۱۰% یک و ۹۰% صفر است.بنابراین پتانسیومتر اجازه ساخت عرض پالس و جامپر اجازه تغییر خازن از ۱۰۰uF  تا ۰٫۰۱uF را می دهد  که خود باعث  تغییر فرکانس خروجی از حدود ۱hz  تا ۱۰khz را می دهد . این مدار را بسازید و تجربیات خود را با ساختنی در میان بگذارید!

در ساختنی بخوانید :  مدار الکترونیکی : شارژر باتری های لیتیوم پلیمری (Li-Po)

منبع

خلاصه مطلب
کنترلر PWM
عنوان مطلب
کنترلر PWM
توضیح کوتاه
آموزش ساخت کنترل کننده PWM با استفاده از تایمر 555
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

تستر ظرفیت باتری ساده و به صرفه بسازید تستر ظرفیت باتری یکی از وسایلی است که برای کوچکترین کارگاه های الکترونیک هم ضروری است. ساخت تستر ظرفیت باتری روش های مختلفی دارد که یکی از آن استفاده ...
ساخت دستگاه تولید کننده موج دلتا برای الکتروتراپی جمجمه... یک موج دلتا، به عنوان ریتم دلتا شناخته می شود، امواج مغزی طبیعی ست که در مغز فردی که در خواب عمیق است با ولتاژ بالا و فرکانس پایین (۱ تا ۴ هرتز) اتفاق...
کنترلر شارژ خورشیدی اتوماتیک بسازید در ساختنی طرز ساخت انواع شارژر خورشیدی را یاد گرفته اید. اما بیشتر این شارژرها کنترلر ندارند؛ یعنی شارژ باتری را به صورت خودکار قطع نمی کنند. در این س...
آموزش ساخت مدار اشمیت تریگر و مبدل منطقی با آی سی ۵۵۵... اسیلاتور یا نوسان ساز، یکی از ناشناخته ترین قابلیت های آی سی ۵۵۵ است. در این ساختنی سه کارکرد این قابلیت آی سی محبوب ۵۵۵ را به شما نشان می دهیم: مدار ...
به منبع تغذیه آنالوگ نمایشگر دیجیتال اضافه کنید و دقت آن را بیشتر کنید... اگر از منبع تغذیه آنالوگ استفاده کرده باشید، حتماً می دانید که بعد از چند سال دقت نمایشگرهای آنالوگ آن کمتر می شود. اگر اخیراً این مشکل را دارید، به ج...
مدار سوییچ سلکتور چهار حالته مرحله ای الکترونیکی بسازید... همان طور که از نام این پروژه هم بر می آید ، یک سوییچ سلکتور الکترونیکی است که با استفاده از آن می توانید یکی از ۴ حالت را انتخاب و استفاده کنید (سلکتو...

درباره سید علی طلاکش

سید علی طلاکش
سید علی طلاکش ، مهندس الکترونیک و نویسنده وبسایت ساختنی است .

پیشنهاد می کنیم

دستگاه موج دلتا ساز الکتروتراپی جمجمه

ساخت دستگاه تولید کننده موج دلتا برای الکتروتراپی جمجمه

یک موج دلتا، به عنوان ریتم دلتا شناخته می شود، امواج مغزی طبیعی ست که …

پاسخ دهید