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基于555定时器实现的直流电机PWM调速器设计方案

科技观察员 来源:八色木 作者:八色木 2022-04-03 17:24 次阅读

在本文中我们将探讨如何使用555定时器做一个直流电机的PWM调速器。主要涉及的内容有555定时器中PWM信号发生器电路是如何工作的?如何使用它来控制直流电机的速度和如何制作一个性化的PCB电路板。

PWM脉冲宽度调制

通俗地讲PWM就是一种通过控制输入信号宽度,实现有效信号电压的持续时间的控制方法,课本上叫脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation)。简单地说就是我们可以通过快速打开或关闭进入电子设备的电源来产生可变电压,平均电压取决于输入信号的占空比,即信号电压在一段时间内的打开时间与关闭时间之比。更多信息可查阅:什么是PWM:脉冲宽度调制

poYBAGJIFlOAfDsXAAI_WuzIUbA551.png

脉冲宽度调制

555定时器的PWM信号发生器电路

555定时器可以产生PWM信号。你可以检查我之前的文章:555时基芯片内部框图、基于LM555-简单的PWM控制电路。下面我们通过一个555定时器工作在稳定模式下的基本电路来进一步讨论其工作原理,下图中我们可以注意到,当电容C1通过电阻R1和R2进行充电时输出是高电平状态。

poYBAGJIFk-AEovLAAD4Yc_GWq0661.png

PWM信号发生器电路

当电容C1只通过电阻R2放电时,555时基IC的输出很低。如果我们改变上图2、6、7脚的三个分量中的任何一个的值时,我们会得到不同的信号开和关的时间,或者在输出信号方波上得到不同的占空比。简单实现这个改变的方法就是用电位器来替换上图的R2电阻,并在电路中添加两个二极管。如下图:

poYBAGJIFkuAYgmjAADVAfIDGmY968.png

555定时器的PWM信号发生器电路

在此电路中,输出信号为高电平的时间长度取决于电阻R1、电位器靠左和电容C1,输出信号为低电平的时间取决于电容C1和电位器靠右。我们还注意到,在这个电路中,一个信号的循环周期与频率总是相同的,因为电路的总电阻在电容充电和放电时均保持不变。

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分压器电路

电路设计时,通常R1电阻值比电位器的电阻值小很多,例如,R1采用1K时,那么电位器可采用100K。这样我们就可以控制电路中99%的充放电电阻。555定时器的控制脚在电路中没有使用,可以连接一个100nF的电容到地,目的是消除外部干扰。复位引脚4,是默认低电平,因此需要把它连接到VCC,以防止不必要的复位操作。

555定时器的输出可以承载200mA的电流供负载使用,所以如果我们想控制的电机超过这个输出值,我们就需要额外使用晶体管MOSFET来驱动电机。在这个例子中,使用了一个(TIP122)达灵顿晶体管,它可以输出高达5A的电流供负载使用。详细电路见下图:

poYBAGJIFkOAEP4TAADNnz5h4sk725.png

555定时器的PWM信号驱动电机

555电路的输出引脚需要通过一个电阻连接到晶体管TIP122的基极,在例子中,使用了1k的电阻,同时,为了防止电机产生的峰值电压对电路产生的损害,还需要使用一个二极管与电机并联。

直流电机PWM速度控制器的PCB设计

PCB的设计最简单的还是采用立创EDA,它包含了很多的官方库文件和用户库文件,对于设计这样一个简单的PCB电路板绰绰有余。本文仅做简单介绍,有兴趣的伙伴可以更深入的去了解。首先画电路原理图:

pYYBAGJIFj6ACbN7AAHY5FR7KzA285.png

直流电机PWM速度控制器电路图

接着放着元件,并初步绘制连接电路。

pYYBAGJIFjuAMQwOAARZdTr9YuI094.png

直流电机PWM速度控制器电路

最后给电路板覆铜。

poYBAGJIFjWAYnBeAAQhuBCLYIk030.png

电路板覆铜

最后,可以生成制造文件Gerber,可以找人代工出板了。下面是一些元件的数据:

R1=R2=1k;C1=C2=100nF;D1=D2=D3=1N4004;电位器=100k;电源12V。

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    这是一款555时基电路用做小直流电机调速器电路很简单,能够准确地调节工作电流不超过1A的直流电机转速。电路图如下图所示。555电路构成一个RC低频振荡,3脚输出的脉冲频率可在5-12Hz范围内调节。
    发表于 04-20 06:48

    基于Nios的直流电机PID调速控制系统

    中央处理,借助PID控制算法实现整个直流电机外围电路的PWM闭环调速控制,这是对直流电机经典控制(即基于单片机或DSP的电机控制)的全新改进。
    发表于 03-26 09:59 29次下载
    基于Nios的<b>直流电机</b>PID<b>调速</b>控制系统

    剖析PWM调速直流电机运行特性的影响研究

    直流电机PWM调速实质是利用电力半导体器件的开关特性控制直流电源的开通与关断时间来改变电机两端电压的大小,从而实现调速。但电机两端电压的变化不仅会改变转速,而且也会对电机转矩、机械特性造成
    的头像 发表于 03-23 10:25 6550次阅读
    剖析<b>PWM</b><b>调速</b>对<b>直流电机</b>运行特性的影响研究

    直流电机调速控制

    `如何用220V交流电机调速控制上的元器件来制作一个12-24V直流电机调速控制?`
    发表于 08-15 11:00

    使用DAC0808设计的直流电机调速器程序和仿真电路图免费下载

      本文档的主要内容详细介绍的是使用DAC0808设计的直流电机调速器程序和仿真电路图免费下载。
    发表于 07-30 16:49 14次下载
    使用DAC0808设计的<b>直流电机</b><b>调速器</b>程序和仿真电路图免费下载

    如何使用单片机实现直流电机PWM调速系统

    介绍了基于单片机用PWM实现直流电机调整的基本方法,直流电机调速的相关知识,及PWM调整的基本原理和实现方法。重点介绍了基于MCS一51单片机的用软件产生PWM信号的途径,并介绍了一种独特的通过采用
    发表于 07-15 16:12 46次下载
    如何使用单片机<b>实现</b><b>直流电机</b><b>PWM</b>的<b>调速</b>系统

    使用DAC0808设计直流电机调速器的仿真电路图免费下载

    本文档的主要内容详细介绍的是使用DAC0808设计直流电机调速器的仿真电路图免费下载。
    发表于 12-27 15:33 18次下载
    使用DAC0808设计<b>直流电机</b><b>调速器</b>的仿真电路图免费下载

    直流调速器工作原理

    直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,上端和交流电源连接,下端和直流电动机连接,直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源,一路输入给直流电机砺磁(定子),一路输入给直流电机电枢(转子),直流
    发表于 08-05 09:45 1.1w次阅读

    打造一款简单的直流电机调速器

    直流电机调速器。脉宽调制的全称为:Pulse WidthModulator、简称PWM直流电机调速器就是调节直流电动机速度的设备, 由于直流电动机具有低转速大力矩的特点,是交流电动机无法取代的, 因此调节直流电动机速度的设备—
    的头像 发表于 04-30 17:05 1w次阅读

    如何使用Nios Ⅱ设计直流电机PID调速控制系统的资料说明

    Nio s Ⅱ作为中央处理, 借助PID 控制算法实现整个直流电机外围电路的PWM 闭环调速控制, 这是对直流电机经典控制( 即基于单片机或DSP 的电机控制) 的全新改进。
    发表于 02-20 15:22 10次下载
    如何使用Nios Ⅱ设计<b>直流电机</b>PID<b>调速</b>控制系统的资料说明

    直流调速器电路图分享

    直流调速器就是调节直流电动机速度的设备。上端和交流电源连接,下端和直流电动机连接,直流调速器将交流电转换成两路输出直流电源,一路输入给直流电机励磁(定子),一路输入给直流电机电枢(转子),直流
    发表于 01-23 08:57 1w次阅读

    直流调速器工作原理与电路分析

    直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,上端和交流电源连接,下端和直流电动机连接,直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源,一路输入给直流电机砺磁(定子),一路输入给直流电机电枢(转子),直流
    发表于 12-06 16:54 2.7w次阅读
    <b>直流</b><b>调速器</b>工作原理与电路分析

    PWM直流电机调速器的应用及接线方式

    的马达调速器PWM调速器已经在:工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。
    发表于 10-27 08:30 2.7w次阅读

    基于AVR单片机实现直流电机PWM调速控制

    基于AVR单片机实现直流电机PWM调速控制
    发表于 10-15 10:19 25次下载
    基于AVR单片机<b>实现</b>的<b>直流电机</b><b>PWM</b><b>调速</b>控制<b>器</b>

    基于模糊控制的直流电机PWM调速系统_李勇

    基于模糊控制的直流电机PWM调速系统_李勇
    发表于 02-08 01:55 7次下载

    无位置传感无刷直流电机数控调速器设计

    无位置传感无刷直流电机数控调速器设计
    发表于 12-20 22:55 5次下载

    直流电机PWM闭环调速系统

    直流电机PWM闭环调速系统,感兴趣的小伙伴们可以瞧一瞧。
    发表于 11-11 18:10 35次下载

    直流电机PWM控制

    直流电机PWM控制设计:基于VHDL语言实现直流电机PWM控制设计,有仿真,有程序,有结论
    发表于 11-08 18:51 47次下载

    大神们,我想请问关于摇杆控制直流电机正反转及电机速度的问题

    摇杆自带电位,初始时电位的抽头位于中间处,请问如何连接摇杆、直流电机调速器直流电机三者,可以让电位在不同方向上滑动时让直流电机改变转向,急用!!!(网上买双向直流电机调速器都需要接正反开关,我是只想用摇杆电位
    发表于 09-11 08:55

    经济型直流电机PWM 闭环调速系统设计方案

    经济型直流电机PWM 闭环调速系统设计方案,感兴趣的小伙伴们可以看看。
    发表于 08-18 17:26 21次下载

    直流电机调速

    用51单片机对直流电机进行调速,可以调频率和调占空比,可以测直流电机的速度
    发表于 05-23 17:03 17次下载

    直流电机PWM调速系统设计

    直流电机PWM调速系统设计(信号发生)
    发表于 05-05 13:57 66次下载

    直流电机PWM调速控制实现

    直流电机PWM调速控制实现.rar直流电机PWM调速控制实现.rar
    发表于 10-30 17:48 82次下载

    基于51单片机的PWM直流电机调速系统

    改论文介绍了基于STC89C52RC微控制发生PWM信号并输出给驱动模块L298来实现控制直流电机调速系统,通过改变PWM信号占空比来实现直流电机调速以及怎么利用单片机改变占空比。
    发表于 06-30 19:29

    基于直流电机调速与测速系统设计方案

    直流电机具有宽广的调速范围,平滑的无级调速特性。利用PWM脉冲信号的占空比决定输出到直流电机的平均电压的大小。通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以实现无级连续调节。
    发表于 11-13 15:25 4449次阅读
    基于<b>直流电机</b><b>调速</b>与测速系统<b>设计方案</b>

    基于Proteus的直流电机PWM调速系统研究

    为了提高直流电机调速系统的控制精度和降低开发成本,提出了一种基于Proteus的直流电机PWM调速系统设计方案。系统以AT89S51单片机为核心,利用ADC0808采样直流电机占空比设定值,运用
    发表于 08-20 15:04 238次下载
    基于Proteus的<b>直流电机</b><b>PWM</b><b>调速</b>系统研究

    直流电机调速器(SCR-200W/800W)调速

    我买了一个直流电机调速器(SCR-200W/800W)调速板,输入是交流220,输出时可调的0-110直流电压,我想问下,我能用这个板子作为电源吗??我想作为110v小功率电源。是否可行???
    发表于 07-14 19:43

    基于串口通信的直流电机PID调速系统

    为了实现直流电机快速、准确调速的要求,提出了一种基于串口通信的直流电机PID调速系统设计方案,并实现系统的软硬件设计。采用按键、OLED显示屏等人机交互工具进行参数设置及
    发表于 10-26 14:36 73次下载

    设计方案:基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统

    本资料是基于单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统的设计方案。 本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括:1
    发表于 07-26 22:29

    基于单片机用PWM实现直流电机调整的基本方法

    介绍了基于单片机用PWM实现直流电机调整的基本方法,直流电机调速的相关知识,及PWM调整的基本原理和实现方法。
    发表于 05-22 00:42 1016次下载

    简单的直流电机PWM调速电路 Simple DC motor

    简单的直流电机PWM调速电路 Simple DC motor PWM speed control The 555 is ubiquitous and can be used as simple PWM speed control
    发表于 02-07 17:56 1.1w次阅读
    简单的<b>直流电机</b><b>PWM</b><b>调速</b>电路 Simple DC motor

    双向调速直流电机驱动电路设计方案

    双向调速直流电机驱动电路设计方案   对于PWM调速直流电机驱动电路,主要考虑以下性能指标:1、输出电流和电压范围。它决定着电路能驱
    发表于 12-24 15:30 1675次阅读
    双向<b>调速</b><b>直流电机</b>驱动电路<b>设计方案</b>

    经济型直流电机PWM 闭环调速系统设计方案

    摘要:介绍了以廉价单片机AT89C2051为核心的直流电机PWM调速系统的原理,给出了一种PWM信号发生实用电路,以及直流电机速度闭环控制的软件实现方法,系统已在某跑步机的调速控制中应用,效果良好。&nbsp;
    发表于 10-10 10:53

    直流电机调速器的工作原理

    直流调速器就是调节直流电动机速度的设备, 由于直流电动机具有低转速大力矩的特点,是交流电动机无法取代的, 因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器,具有广阔的应用天地。
    发表于 03-20 13:11 1.5w次阅读
    <b>直流电机</b><b>调速器</b>的工作原理

    555直流电机调速控制电路

    直流电机调速控制电路 这是一个占空比可调的脉冲振荡电机M是用它的输出脉冲驱动的,脉冲占空比越大,电机电驱电流就越小,转速减慢;脉冲占空比越小,电机
    发表于 06-20 19:10 4629次阅读
    <b>555</b><b>直流电机</b><b>调速</b>控制电路

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