Wyobraź sobie, że jeździsz samochodem elektrycznym dla dzieci, którego pedał gazu ma tylko dwie pozycje: albo silnik jest całkowicie wyłączony, albo obraca się ze stałą prędkością. Podsumowując, istnieje prosty przełącznik. Twoim zadaniem jest na przykład zmniejszenie prędkości o połowę. Możesz włączyć potężny rezystor szeregowo z silnikiem, który wytworzy dużo ciepła. Możesz szybko nacisnąć i zwolnić pedał gazu. Będziesz gwałtowny, im bardziej zauważalny, tym niższa częstotliwość, ale średnia prędkość spadnie w miarę potrzeb. Zmieniając stosunek czasu, w którym wyłącznik jest włączony i wyłączony, można zmienić średnią prędkość. Przełącznik prawie się nie nagrzewa, ponieważ jego rezystancja zmierza do nieskończoności, a następnie do zera. Prawie cała moc zostanie przydzielona do silnika. Dlaczego tak się dzieje, łatwo to obliczyć, znając prawo Ohma.
Więc rozumiesz, czym jest modulacja szerokości impulsu, w skrócie - PWM. Wszystko opisane powyżej można powierzyć automatycznemu urządzeniu zwanemu kontrolerem PWM. Może być złożony, zawierający całość Arduino. Może być prościej - dwuelementowy generator NAND, rezystor zmienny i dwie diody. I może to być dość proste - na dwóch tranzystorach (porównaj to z liczbą tranzystorów w Arduino):
Nazywa się to zasadą KISS, od „bądź prosty, głupi”. Oczywiście nie w dosłownym sensie - w rzeczywistości rozumie się, że projektant dążący do uproszczenia konstrukcji, wręcz przeciwnie, jest bardzo inteligentny, ponieważ zwiększa to niezawodność, łatwość konserwacji i widoczność. To prawda, że kosztem dodatkowej ochrony, elastyczności i swobody rekonfiguracji.
Oczywiste jest, że silnik elektrycznego samochodu dla dzieci wymieniony w tym przykładzie pociągnie ten obwód tylko z dodatkową kaskadą. A bez tego - tylko mały silnik z zabawki. Ale zasada działania kontrolera PWM jest pokazana tak wyraźnie, jak to możliwe.
Ten obwód, opracowany dla Ciebie przez Instructables pod pseudonimem TheCircuit, jest asymetrycznym multiwibratorem z tranzystorami o różnych strukturach. Dokładnie tak samo jak B.S. Iwanow, V.G. BorysówDodaje się do niego tylko dwa rezystory: rezystor zmienny i stałą połączoną szeregowo z nim, aby rezystancja całego łańcucha nie stała się zbyt niska. Są one zawarte w obwodzie, dzięki czemu podczas regulacji cyklu roboczego drgań generowanych przez multiwibrator zmienia się.
Zastosowanie tranzystorów o różnych strukturach w multiwibratorze pozwala zmniejszyć liczbę kondensatorów w nim do jednego. Tutaj jest elektrolityczny, przy 100 uF i 60 V, napięcie to jest wybierane z dobrym marginesem. Rezystory: stały - 47 Ohm, 22 kOhm, 220 kOhm, strojenie (można zastosować dużą zmienną) - 10 kOhm. Tranzystory - BC557 i BC338. Źródłem zasilania są dwa elementy AA lub AAA, lepsze niż pierwiastki soli, dzięki czemu jeśli coś pójdzie nie tak, nic się nie nagrzeje. Obciążenie to silnik elektryczny o niskiej mocy z zabawki. Równolegle dobrze jest podłączyć diodę w odwrotnej polaryzacji. Przyjmie impuls indukcyjny, który pojawia się, gdy silnik nagle się wyłączy, i ochroni przed nim tranzystor.
Ponieważ TheCircuit montuje urządzenie na płycie typu breadboard, kolejność instalowania komponentów nie ma znaczenia. Najpierw ustawia tranzystory. Jeśli zmontujesz ten regulator przez lutowanie, umieść tranzystory na końcu, aby ich nie przegrzać.
Następnie mistrz umieszcza kondensator na płycie w prawidłowej polaryzacji:
Rezystory:
Swetry:
Łączy silnik:
Jeśli silnik po prostu położy się na stole, polaryzacja jego połączenia nie jest ważna, a jeśli poruszasz jakimkolwiek mechanizmem, ważne jest, aby podłączyć go tak, aby obracał się w pożądanym kierunku. Nawiasem mówiąc, twórca wziął silnik ze skrzynią biegów, co zwiększa widoczność: jest wyraźnie widoczny i w którym kierunku obraca się oraz przy jakiej prędkości. Ale biegunowość podłączenia zasilania musi zgadzać się z tym wskazanym na schemacie: plus u góry. Tutaj mistrz do niego dociera:
Teraz możesz obrócić rezystor dostrajania (lub zmienną, w zależności od tego, którą ustawiłeś), obserwuj, jak zmienia się prędkość, i upewnij się, że nagrzewanie drugiego tranzystora przy dowolnej prędkości jest niewielkie (a także pierwsze, a nawet bardziej). Teraz uzupełnij obwód przełącznikiem połączonym szeregowo ze źródłem zasilania i dodaj obudowę.