使用脈沖寬度調制的直流電機速度控制

項目簡(jiǎn)介

在這個(gè)項目中，我將展示如何使用555和脈沖寬度調制（PWM）來(lái)實(shí)現直流電動(dòng)機的速度控制。

我們在日常生活中的許多系統中使用直流電動(dòng)機。例如，CPU風(fēng)扇、煙霧滅火器、玩具車(chē)等都是由直流電源操作的直流電機。大多數情況下，我們必須根據我們的要求來(lái)調整電機的速度。

例如，CPU風(fēng)扇在執行游戲或視頻編輯等繁重任務(wù)時(shí)，必須以高速運行。但對于正常使用，如編輯文件，風(fēng)扇的速度可以降低。

雖然有些系統有一個(gè)風(fēng)扇速度的自動(dòng)調節系統，但并不是所有的系統都具備這個(gè)功能。因此，我們將不得不偶爾自己調整直流電動(dòng)機的速度。

直流電動(dòng)機的速度控制是如何實(shí)現的？

有多種方法可以手動(dòng)調整直流電動(dòng)機的速度。最簡(jiǎn)單的方法是借助于可變電阻，也就是說(shuō)，我們可以通過(guò)使用一個(gè)與電機串聯(lián)的可變電阻來(lái)調節直流電動(dòng)機的速度。

但是，由于兩個(gè)原因，通常不準備使用這種方法。第一個(gè)原因是能量的浪費，即電阻將多余的能量以熱量的形式散失。第二個(gè)原因是如果我們想使用任何設備，如微控制器或任何其他數字設備來(lái)自動(dòng)控制我們的直流電動(dòng)機速度，那么這種方法就不能使用。

一個(gè)更有效的方法是使用脈沖寬度調制技術(shù)來(lái)控制我們的直流電動(dòng)機的速度。

基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制的電路圖

所需元件 

555定時(shí)器IC 

12V直流電動(dòng)機 

1N5819 x 2 

1N4007 

100nF 

100pF 

10KΩ 電阻器 

100KΩ 電位器 

IRF540 MOSFET 

迷你面包板

12V電源 

連接線(xiàn)

電路設計

我不打算解釋555集成電路的引腳圖，而是假定你已經(jīng)熟悉了。繼續設計電路，555的第1腳連接到GND。引腳8和4連接到+12V電源。

引腳6和2是短的，一個(gè)100nF的電容連接在引腳2和GND之間。POT的刮片針腳連接到555的針腳3。兩個(gè)肖特基二極管（1N5819）連接到POT的其他兩個(gè)引腳，如電路圖所示。

在10KΩ電阻的幫助下，第7針被拉高。MOSFET的柵極被連接到555的第7針。電機連接在+12V電源和MOSFET的漏極之間，而MOSFET的源極則連接到GND。

一個(gè)PN結二極管連接在電機終端，以防止反電動(dòng)。

注意：我沒(méi)有使用肖特基二極管，而是用簡(jiǎn)單的1N4007二極管代替，因為PWM的頻率較低（大約220Hz）。

直流電動(dòng)機的速度控制電路是如何工作的？

在這個(gè)電路中，直流電動(dòng)機是由一個(gè)555集成電路操作的。該電路中的555集成電路是以星形模式工作的，它產(chǎn)生一個(gè)連續的高電平和低電平脈沖。

在這種模式下，555集成電路可以作為一個(gè)脈沖寬度調制器使用，只需對電路進(jìn)行一些小的調整。該電路的工作頻率是由連接到它的電阻和電容的無(wú)源參數提供的。

注意：

這個(gè)電路最好的一點(diǎn)是，你可以用很少的硬件和很少的成本使它作為一個(gè)星形多用振蕩器工作，這樣既可以節省制作的成本，也可以節省印刷電路板（PCB）上的空間。

如果你想要一個(gè)復雜的脈寬調制器，它可以更精確地工作，并且可以有更多的調整能力，那么最好使用基于微控制器的脈寬調制器，而不是我們現在使用的這種。

然而，我們使用脈寬調制器的電路或應用并不那么敏感，因此對精確度的要求并不高。在這種情況下，我們使用裸露的集成電路555的電路是更好的，因為它節省了我們的貨幣和空間資源來(lái)構建電路。

該電路的占空比可以通過(guò)改變電位器的數值來(lái)改變。如果我們增加占空比，電機的速度就會(huì )增加，如果我們減少占空比，電機的速度就會(huì )下降。